城市路网交通拥堵态势监控的理论与方法研究

交通拥堵现象由点到线，由局部向大范围蔓延，不仅影响了城市生活的效率和质量，而且带来了诸如环境、公共安全等一系列社会问题，严重制约着城市的发展。因此，如何针对城市的交通现状采取措施，治理交通拥堵，保证城市交通的畅达，已成为城市交通建设乃至城市经济、社会发展的当务之急。所以，本项目从"态势跟踪、动态预警、疏导管理"的理念出发，对交通拥堵的相关属性、变化规律、空间分布以及判别方式等进行综合研究的基础上，深入分析道路交通流的非线性动力学特征，刻画交通拥堵在路网上的形成机理与传播的复杂动力学行为。并在此基础之上，建立基于时空分布的路网交通拥堵态势监控的动态预警与疏导决策模型，找出解决城市路网交通拥堵的方法与途径，达到充分利用交通资源、疏导交通、缓解交通拥堵的目的。预期研究成果为缓解城市交通拥堵问题、提高城市交通管理水平、改善道路交通安全形势等具有重要的理论意义和应用价值。

城市化和机动化水平不断提高，极大地改善了人们地生活质量，促进了经济发展和社会进步，但也导致交通需求迅速增长，交通供需矛盾日益尖锐，城市出现了交通拥堵现象。交通拥堵使交通系统的服务水平下降、交通延误增加、交通事故频繁、能源浪费巨大、汽车废气污染严重等问题。本项目利用“态势跟踪、动态预警、疏导管理”的理念，在分析城市路网交通拥堵态势的基本属性基础上，利用不确定性数学方法，建立了城市路网交通拥堵态势监控的理论与方法；在对城市路网各类交通拥堵模式的成因与机理进行分析的基础上，提出了各类拥堵模式的快速识别模型与预警管制方案，达到了提高道路通行能力、保持道路畅通的目标。并根据城市交通运行环境和内在规律，给出了缓解当前与未来预防城市交通拥堵瓶颈问题的基本理论及对策，为城市交通的发展战略规划、城市交通的管理与控制、城市交通设施设计与建设提供了科学的理论依据与技术支撑。.为确保城市交通的畅通，所以本项目结合城市路网交通的实际情况，解决了如下问题：.（1）建立了城市路网交通拥堵的态势跟踪机制。利用动力系统理论，建立了城市路网交通拥堵的时空分布形态识别模型，对交通密度、交通流量、车速和占有率等参数的变化进行实时监控的基础上，对各种拥堵态势进行了快速识别。.（2）解决了城市路网交通拥堵态势监控的动态预警问题。利用不确定性数学方法，建立了城市交通路网拥堵态势监控的动态预警模型，对拥堵和事故多发及重要路段利用动态预警系统避免拥堵的形成，对已经形成的拥堵则利用地理信息系统给出快速有效的疏导策略、方法和措施。.（3）针对不同的拥堵模式，给出了相应预警措施和疏导方案。利用信息融合技术，通过最优路径搜索、动态权值计算等实现交通拥堵的动态疏导决策，并按时间最优和费用最优给出了交通拥堵疏导方案。.本项目研究成果：一方面能够帮助控制中心快速有效地疏导拥堵，恢复交通秩序，而且还能够帮助其他出行者合理选择行车路线，避开交通拥堵，减少交通事故，极大增强路网系统的有效使用潜力和通行能力，使得整个交通系统的运输效率和经济效益随之增加；另一方面本项目积极探索解决交通拥堵问题的方法和手段，为相关部门决策提出了切实可行的合理化建议，从交通管理的角度并就如何充分利用现有城市道路交通资源，挖掘其交通潜力，使各交通要素之间关系更协调、更合理，实现交通效率最优化，为解决城市交通拥堵提供了新方法、新思路。