【正文】 .......................................................................................... 39 4 北京市區(qū)域交叉口 協(xié)同 管控 的 實(shí)證 分析 ................................................................. 40 仿真實(shí)驗(yàn)平臺的建立 ....................................................................................... 40 幾何渠化圖 ................................................................................................ 40 交通需求 .................................................................................................... 40 信號配時(shí)方 案 ............................................................................................ 41 仿真結(jié)果分析 ................................................................................................... 43 基本實(shí)驗(yàn)的仿真結(jié)果 ................................................................................ 43 單一手段應(yīng)用的仿真結(jié)果分析 ................................................................ 44 多種手段協(xié)同應(yīng)用的仿真結(jié)果分析 ........................................................ 46 對城市交通協(xié)同管控策略的建議 ................................................................... 50 小結(jié) ................................................................................................................... 51 5 總結(jié)與展望 ................................................................................................................. 52 總結(jié) ................................................................................................................... 52 展望 ................................................................................................................... 53 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 55 附錄 A ............................................................................................................................ 58 作者簡歷 ........................................................................................................................ 65 獨(dú)創(chuàng)性聲明 .................................................................................................................... 66 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 ............................................................................................................ 67 北 京 交 通 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 緒論 1 1 緒論 研究 背景 及意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會 的進(jìn)步，交通運(yùn)輸已 經(jīng)成為人們 生活中不可缺少的重要組成部分，它對保證社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及日常生活的正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)揮越來越大的作用。 本文 主要 基于 城市交通協(xié)同管控的理念， 選取 北京市 某 平面交叉口 的交通現(xiàn)狀作 為 研究 背景， 通過 在既定交通流狀 態(tài)下 對近年來各城市比較常見的交通管控手段進(jìn)行協(xié)同應(yīng)用的仿真研究， 以分析與評價(jià)各種 管控 手段 協(xié)同應(yīng)用的治堵效果 。 （保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明） 學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 i 中圖分類號： XXXX UDC： XXXX 學(xué)校代碼： 10004 密級： 公開 北京交通大學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 北京城市交通協(xié)同管控的若干問題研究 Study of Collaborative Management and Control on Beijing Urban Traffic 作者姓名： 吳 月 學(xué) 號： 09121295 導(dǎo)師姓名： 衛(wèi)振林 職 稱： 副教授 學(xué)位類別： 工 學(xué) 學(xué) 位級別： 碩 士 學(xué)科專業(yè)： 系統(tǒng)工程 研究方向： 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程 北京交通大學(xué) 2022 年 2 月北 京 交 通 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 致謝 ii 致謝 本文是在我的導(dǎo)師衛(wèi)振林副教授的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)、敏銳的洞察力和對問題獨(dú)到的見解與看法，使我在碩士期間受到了很大啟發(fā)，也對我的學(xué)習(xí)生涯產(chǎn)生了潛移默化的影響，這將在以后的工作和生活中一直指導(dǎo)著我，是我終身受用不盡的財(cái)富。論文的主要 工作包括 ： 第一， 回顧與總結(jié)了 目前 國內(nèi)外城市交通系統(tǒng)協(xié)同管控的研究現(xiàn)狀，并指出研究我國城市交通協(xié)同管控的 目的及 意義 ；第二， 基于北京市現(xiàn)有的道路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 以及 近兩年城八區(qū) 道路交通 系統(tǒng) 的運(yùn)行現(xiàn)狀， 分析了 目前北京市城市交通系統(tǒng)存在的問題與不足，并剖析了交通擁堵產(chǎn)生的原因；第 三 ， 探討了我國各城市目前 為緩解交通擁堵而采取的 比較常見的交通管控 手段及其應(yīng)用現(xiàn)狀 ，并 選取 其中六種手段作為本文 城市交通 協(xié)同 管控 的 研究 對象 ，進(jìn)而針對 不同 的 交通管理 目標(biāo)設(shè)計(jì)了 多種 協(xié)同應(yīng)用方案 ； 第 四 ， 通過實(shí)際調(diào)研， 利用 SParamics軟件 針 對 某 平面交叉口的交通現(xiàn)狀 構(gòu)建了 仿真實(shí)驗(yàn)平臺， 在既定交通流狀態(tài)下對協(xié)同管控 方案進(jìn)行了仿真模擬， 并將各實(shí)驗(yàn) 中 的 旅行速度、延誤時(shí)間等交通指標(biāo)進(jìn)行了 對比 分析 ，以 評價(jià)各 協(xié)同 方案的治堵效果 ； 最后， 通過對仿真實(shí)驗(yàn)中車流運(yùn)行狀況的觀察，針對常見的城市交通管控 手段給出了協(xié)同應(yīng)用 時(shí) 的建議，從而為北京城市交通協(xié)同管控的發(fā)展提供一定的理論參考與借鑒。然而，交通擁堵現(xiàn)象一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題， 交通擁堵 是 指 ：車輛在無信號燈控制的交叉路口外車行道上受阻且排隊(duì)長度超過 250m，或車輛在有信號燈控制的交叉路口，三 次路燈顯示未通過路口的狀態(tài)，定義為擁堵路口；擁堵路段則是指車輛在車行道上受阻且排隊(duì)長度超過 1km 的狀態(tài) [1]。 城市交通協(xié)同管控 研究現(xiàn)狀 北 京 交 通 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 緒論 2 解決交通擁堵問題，構(gòu)建快速、暢通的城市交通系統(tǒng)是國內(nèi)外各城市一直以來共同追求的目標(biāo)，因而，致力于如何管理與疏導(dǎo)擁擠的交通流是政府及交管部門目前所要承擔(dān)的主要任務(wù)。 在協(xié)同模式與策略方面， Belleta1（ 1991年）提出了交通流最佳路徑誘導(dǎo)與交通控制協(xié)同的兩種思路：一是低水平協(xié)同，即控制系統(tǒng)與誘 導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享；二是高層次協(xié)同，即兩系統(tǒng)進(jìn)行相互影響與相互作用。 Sheffi和 Power(1983)分析了路網(wǎng)的最優(yōu)信號配時(shí)問題，指出迭代方法的非收斂性是由用戶平衡模式和交管部門在設(shè)置信號配時(shí)試圖尋找的系統(tǒng)最優(yōu)之間的差異所造成，并把最優(yōu)信號設(shè)置問題用一個(gè)交通流受約束于用戶平衡的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題來表示 [11]。下面依次介紹這四種軟件的主要功能： （ 1） AIMSUN AIMSUN軟件由西班牙 TSS公司開發(fā)，該軟件集成在 GETRAM(Generic Environment for Traffic Analysis and Modeling)軟件包中，在 Windows平臺上運(yùn)行時(shí)需要加裝 XWin32軟件 [26]。 VISSIM 特別適合于模擬多種交通控制系統(tǒng)，并提 供了與外部交通控制策略相連的接口，它還可應(yīng)用于對交叉口設(shè)計(jì)方案（環(huán)島、有 /無信號控制、跨線橋方式等）進(jìn)行比較，分析公交優(yōu)先和輕軌加速方案，進(jìn)行通行能力分析和公交優(yōu)先北 京 交 通 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 緒論 7 方案測試；可對交通流控制、收費(fèi)道路、道路進(jìn)口控制和特殊車道等交通管理系統(tǒng)進(jìn)行分析，運(yùn)用動態(tài)交通分配對大型道路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可行性分析，完成高度專業(yè)的交通工程任務(wù)，例如鐵路運(yùn)行閉塞區(qū)段通行能力分析、收費(fèi)廣場或邊境控制管理，及公交集散地的客流仿真與可視化等；同時(shí)，還可建立具有三維效果的地下鐵路車站和客流模型，利用 EXCEL 對不同參數(shù)對應(yīng)的車輛延誤進(jìn)行比較等 [32]。其具體應(yīng)用包括道路環(huán)島和各種交叉口設(shè)計(jì)、公共汽車優(yōu)先措施和專用道模擬、車輛尾氣排放控制、收費(fèi)站點(diǎn)設(shè)置、大區(qū)域的交通管理、停車場的選址和管理，以及突發(fā)事件管理等。 以上四種軟件中，對于 AIMSUN，盡管它提供的若干組件式的外部程序接口為用戶提供了方便，但是軟件中 API 函數(shù)要比 SParamics 少很多，因此對 ITS 模擬的支持程度和靈活性不如后者高；對于 VISSIM，它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在對多種信號控制系統(tǒng)的模擬上，而對其它相關(guān)交通管理技術(shù)的支持度較弱；對于 CORSIM，其主要的缺點(diǎn)是缺少分配算法，使得評價(jià)匝道控制、事故、出行者信息引起的交通量轉(zhuǎn)移難于進(jìn)行，且該軟件對智能交通系統(tǒng)模擬的支持是四種軟件中最弱的。 第三章 探討我國各城市目前為緩解交通擁堵而采取的比較常見的交通管控 手段及其應(yīng)用現(xiàn)狀 ，并選取 其中六種手段作為本文 城市交通 協(xié)同 管控 的 研究 對象 ，并針對 不同 的交通管理目標(biāo)設(shè)計(jì) 協(xié)同應(yīng)用方案 ， 為下章的仿真實(shí)驗(yàn)做好前期準(zhǔn)備。 主干路 —— 是城市道路網(wǎng)的骨架，為連接各主要分區(qū)的交通干路，以交通功能為主 ；自行車流量大時(shí)，宜采用機(jī)動車與非機(jī)動車分流的形式 [39]。 北 京 交 通 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 北 京 城 市 道 路 交 通 系 統(tǒng) 現(xiàn) 狀 研 究 12 圖 21 道路交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 Fig21 Constitute of Road Transport Network 快速路 北京的快速路包括城市環(huán)路及其之間的聯(lián)絡(luò)線。其特點(diǎn)是出入快速路方便，對城市景觀影響??；但立交橋占地拆遷量大，對橫向道路切割嚴(yán)重。快速路系統(tǒng)作為高速公路和城市主干道的銜接，特別是作為疏散內(nèi)部交通壓力的放射狀快速路，一般都與區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)連接。 ○ 3 適應(yīng)北京經(jīng)濟(jì)、社會及城市發(fā)展的需要，突出城市功能與特點(diǎn)，滿足發(fā)展高科技信息產(chǎn)業(yè)的要求，繼續(xù)加大投資力度，加快城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。同時(shí)，由于交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與城市交通結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整滯后于城市發(fā)展，難以滿足城市空間結(jié)構(gòu)和功能布局優(yōu)化調(diào)整的需要，在客觀上助長了中心區(qū)超強(qiáng)度開發(fā)和無序蔓延擴(kuò)展 的趨勢 [44]，進(jìn)一 步加劇了中心區(qū)的交通擁堵。具體數(shù)值如下表所示： 表 21 五環(huán)內(nèi)各等級道路平均速度 Tab21 Average Speed of Each Level within The Fifth Ring Road 時(shí)段 道路等級 2022 年 （ km/h） 2022 年 （ km/h） 2022 年比 2022 年 早高峰 快速路