城市道路交通微循环系统改扩建优化理论与方法

分类号V D C博士学位论文17 38182城市道路交通微循环系统改扩建 优化理论与方法O p t i m i z a t i o nT h e o r ya n dM e t h o df o rR e c o n s t r u c t i o no fU r b a nR o a dT r a f f i cM i c r o ··c i r c u l a t i o nS y s t e m作者姓名：学科专业：学院( 系、所) ：指导教师：黄恩厚交通运输规划与管理交通运输工程学院史峰教授论文答辩日期呈鱼挈些If 答辩委员会主席中南大学2 0 0 9 年6 月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。一学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签导燃譬哦号让胆日中南大学博士学位论文摘要摘要本文探讨城市( 道路) 交通微循环系统改扩建优化理论与方法，其研究目的在于为城市干道交通拥堵的缓解提供一种可行、有效的解决办法。利用干道与干道间未被充分利用的道路资源来分流干道网络上的交通，既缓解了交通拥堵压力，又节约了土地与资金。交通微循环作为一种交通拥堵的解决办法，在我国已开展了一些实践工作，但还未形成专门的交通微循环系统规划设计理论和方法。因此，本文围绕城市交通微循环系统改扩建问题，从系统功能、网络设计、交通组织、综合评价等多角度出发，探讨城市交通微循环改扩建中的关键理论问题与优化方法，为交通微循环改扩建提供科学的理论与方法指导。首先以人体血液微循环作类比，分析了城市交通微循环的原理，说明了交通微循环对解决交通拥堵的意义，并对其功能特性进行分析归纳。通过分析作为交通微循环系统的城市支路网在城市交通中的作用、改造的可行性、改造工程费用和改造目标等，以支路通行能力为改造决策，以降低干道饱和度和支路总的改造工程费用为目标，建立了支路改造的双层规划优化模型。利用此模型可确定选取哪些道路作为交通分流通道构成合理的交通微循环网络，并对选取的道路确定其改扩建后需达到的交通通行能力值。为使得微循环网络上车流运行效率最大、交通状况最佳，研究了微循环网络上单向交通组织的方法。从降低干道及微循环道路饱和度的目标出发，考虑最大期望饱和度的限制要求，建立了单向交通组织优化的双层规划模型。利用此模型可得到微循环网络上合理单向交通组织方案，包括确定每条微循环道路是否设置单行及相应的单行方向。建立了微循环路网改扩建及单行组织一体化优化的模型，即改扩建的同时考虑路段是否单行还是双行，将路段的单行或双行作为改扩建优化的一部分进行考虑。利用该模型可同时确定各微循环支路的交通组织形式( 单行或双行) 及改造后需达到的通行能力。利用单行交通组织与改造能力的组合决策编码，设计了求解模型的遗传算法。由于微循环道路的实际特点道路较窄、等级不高、通行能力易受扰动，探讨了微循环路网拥堵预防的办法，以预防微循环路网内可能发生的拥堵严重后果。结合微循环网络的实际交通状况及交通需求，建立了微循环交通模糊控制模型。分析了交通微循环道路网络的拥堵敏感性并提出利用“正交试验+ 交通分配”论文摘要微循环网络中的关键脆弱路段，以便有的放矢的对关键路段进行重其畅通。环一方面可分流干道上的拥堵交通，畅通车流运行；另一方面也会内部的交通( 如内部的行人与自行车交通) 、居民正常生活以及生态利影响。因此应对交通微循环改扩建可能带来的有利和不利两个方价，论文建立了评价指标体系并提出运用多级模糊模式识别理论对环改扩建效果的整体优劣性作出评价。例验证了论文的主要理论模型与算法，说明了交通微循环解决拥堵统阐述了整个交通微循环设计的思路与过程。道路交通规划，交通微循环，单向交通组织，双层规划，综合评价I I中南大学博士学位论文A B S T R A C TT l l i sp a p e rd i s c u s s e dt h et h e o r ya n dm e t h o df o rr e c o n s t r u c t i n gu r b a nt r a f f i cm i c r o - c i r c u l a t i o ns y s t e m ，w h o s ea i mi st op r o v i d eaf e a s i b l ea n de f f e c t i v es o l u t i o nf o ra l l e v i a t i n gt r a f f i cc o n g e s t i o no fa r t e r i a lr o a d s T h er o a dr e s 0 1 玳韶b e t w e e na r t e r i a l st h a ta r el e Ru n u s e da r ee x p l o r e dt os h u n tt h et r a f f i co fa r t e r i a ln e t w o r k , n o to n l ya l l e v i a t i n gt r a f f i cp r e s s u r eb u ta l s os a v i n gl a n da n di n v e s t m e n t A sas o l u t i o no ft r a f f i cc o n g e s t i o n ,t r a f f i cm i c r o - c i r c u l a t i o nh a sb e e np r a c t i s e di no u rc o u n t r y , b u tt h es y s t e m a t i ct h e o r ya n dm e t h o de s p e c i a l l yf o rd e s i g n i n gt r a f f i cm i c r o - c i r c u l a t i o ns y s t e mh a v en o tb e e ne s t a b l i s h e dy e t S oa i m i n ga tt h er e c o n s t r u c t i o np r o b l e mo fu r b a nt r a f f i cm i c r o c i r c u l a t i o n , f r o mm u l t i - a s p e c to fs y s t e mf u n c t i o n , n e t w o r kd e s i g n , t r a f f i co n g a n i z a t i o n , s y s t h e t i c a le v a l u a t i o n , t h i sp a p e rd i s c u s s e dt h ek e yt h e o r e t i c a lp r o b l e m sa n do p t i m i z a t i o nm e t h o d si nt h er e c o n s t r u c t i o no fu r b a nt r a f f i cm i c r o - c i r c u l a t i o n ,p r o v i d e dt h et h e o r e t i c a la n dm e t h o d o l o g i c a lg u i d a n c ef o rt h er e c o n s t r u c t i o no ft r a f f i cm i c r o c i r c u l a t i o n F i r s t l y , c o m p a r e dw i t hb l o o dm i c r o c i r c u l a t i o n ，t h ep r i n c i p l eo fu r b a nt r a f f i cm i c r o ·c i r c u l a t i o nw a sa n a l y z e d ，t h em e a n i n go ft r a f f i cm i c r o - c i r c u l a t i o nf o rs o l v i n gt r a f f i cc o n g e s t i o nW a Se x p l a i n e d ，a n dt h ef u n c t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft r a f f i cm i c r o c i r c u l a t i o nw a sa n a l y z e da n dc o n c l u d e d T h r o u g ha n a l y s i so ff u n c t i o ni nu r b a nt r a f f i c ，f e a S i b i l i t yo fr e c o n s t r u c t i o n ,r e c o n s t r u c t i o ne x p e n s ea n dg o a l so fu r b a nb r a n c hr o a dn e t w o r k 弱' u r b a nt r a f f i cm i c r o ·c i r c u l a t i o ns y s t e m ' ，w i t ht h ed e c i s i o n - m a k i n gv a r i a b l e so ft h ec a p a c i t i e so fb r a n c hr o a d sa n dt h et a r g e t so fl o w i n gt h es a t u r a t i o no fa r t e r i a lr o a d sa n dr e c o n s t r u c t i o ne x p e n s eo ft h eb r a n c hr o a d s ，t h eb i l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e lf o rr e c o n s t r u c t i n gt h eb r a n c hr o a d sw a gs e tu p W i t ht h i sm o d e lw h i c hr o a d sa r es e l e c t e da st r a f f i c - c h u n t i n gc h a n n e l sf o rc o n s t r u c t i n gr e a s o n a b l et r a f f i cm i c r o ·c i r c u l a t i o nn e t w o r kC a nb ed e t e r m i n e d ，a n dt h ec a p a c i t i e so ft h e s e l e c t e dr o a d sa f t e rr e c