基于双层规划模型的城市HOV车道设置优化研究

发布时间：2020-03-31 06:52

【摘要】：近年来,随着我国的国民经济的提升,城市化范围不断扩大,私家车数量急剧增加,交通拥堵问题日益严重。为长远地缓解交通拥堵问题,交通管理手段必不可少。本文拟在城市交通系统中引入高承载率车道(HOV车道),通过将高承载率车辆优先的概念引入城市交通系统,在道路网中修建最优化的HOV车道,建设与管理双管齐下,从而提高交通出行效率,使整个交通系统的运营得到优化。为了实现HOV车道科学规划与布局,本文以双层规划模型作为理论基础,对城市路网中HOV车道的优化设计问题进行了研究。考虑HOV车道的规划布局与出行者出行路径选择行为之间的互相影响,本文将该问题视作一个双层规划模型来进行进一步的研究。上层模型以路网系统效益最优为目标进行HOV车道的优化布局,下层模型针对单独驾驶的小汽车、多人合乘的小汽车、公交车和客车分别建模,结合设置HOV车道的路段上的流量特性,提出了基于HOV车道路网的道路阻抗函数,并构造了下层交通相应的配流模型。分别使用Frank-Wolfe算法和遗传算法对下层流量分配模型和双层规划模型进行求解设计。最后,本文以两个案例分析验证了方案的可行性,分别是经典的Sioux Falls网络为基础的算例分析和以北京市海淀区的实际路网作为案例的实例分析,对双层规划模型进行了应用。算例分析结果验证了建立模型的可行性和算法的有效性;案例分析结果表明,将双层规划模型应用于HOV车道设计的相关研究和方案选择时,可以达到提升路网整体通行能力、并缩短系统内整体车流的运行时间,同时,也可以使整个路网系统的能源消耗和污染物排放量达到可控制范围内的较低值,可谓一举多得。研究HOV专用车道的设置优化方案,是实现整个交通系统中拥堵减轻、浪费缓解的行之有效的手段,也是从城市规划的整体角度上,减轻交通拥堵这一“城市病”症状的优良方法。
【图文】：

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西安建筑科技大学硕士学位论文率和保有率都正在日渐增加，渐渐成为导致道路交通拥堵的主要成因之料数据显示，截止 2017 年 3 月底，以个人名义在有关部门注册的小汽车）数量已高达 1.52 亿，占全部小型载客汽车的 92.7%。随着私家车保有频率的增长，其负面影响也渐渐开始暴露了出来：私家车座位利用率低驾驶（车内只有驾驶员一人）或车内只有驾驶员和一名乘客共乘的现象，这种空间利用率低下的现象大大降低了车辆的运输功能性，因此造成效交通。大量的单车出行对于城市交通的弊端远远大于其能带来的便利剧、能源浪费及环境污染加重都与它脱不开关系。因此，通过提高单车降低道路系统内的车流量，或也可达到缓解交通压力的目的。举例说明，如图所示，，假设一段路网上要进行运输 45 个人的交通行为，那不同的交通方式来进行这一任务，就会得到五种不同的结果[1]，如图 1-1 所

实景,车道

公交、公交专用车道和轨道交通等一整套设备相互结合交融，为 HOV 车上的设置提供了物理条件[40]。在运营监管方面，目前我国已经具有先进的智能交通系统（ITS）和电子技术，可以精准地检测进专用车道的车辆类型并控制其出入，这些都为的设置提供了强有力的技术支撑[41]。5 HOV 车道的设置具体步骤HOV 车道的设置一般有以下几个步骤[42]：（1）确定准入车辆：从车辆性能、速度、载重量等方面综合评价考虑，为乘坐 2 人（或 3 人）及以上的小客车、乘坐 2 人（或 3 人）及以上的处理紧急事件的车辆，此外一部分普通车辆缴纳费用后也可以使用 HO根据每个大城市不同交通的特点，如高峰小时交通量，负荷度等，对低能车辆、混合燃料车等可进行选择性收费。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U412.37

【参考文献】