城市道路偶发性局部拥堵自组织控制策略研究

Traffic congest has become a main problem in urban daily traffic operations, and brought about many problems, such as traffic safety, pollution, and fuel consumption and so on. Sporadic congest brought about by traffic incident will spread, even result in large scale traffic jams. .Firstly, rapid detection method of the traffic jam is proposed based on the dynamic traffic assignment and the characteristic of the real time traffic flow..Secondly, traffic signal self-organizing control strategy is suggested to deal with the sporadic local congestion. The self-organizing control strategy can not only quickly reduce local congestion, but also prevent from congestion area diffusion. Moreover, the flow volume control method is used to decrease flow volumes into the congestion area. Therefore, new congestion area is not come into being..Thirdly, signal timing method and emergency evacuation route scheme of the local congestion area is adopted based on the artificial intelligence technology and real time traffic information.

道路交通拥堵是城市交通问题的突出表现，已成为诱发交通安全、交通环境污染以及交通能耗等诸多日益突出的社会问题。由交通事件造成的偶发性拥堵，会不断扩散到周边路网，造成区域性交通拥堵。本项目从动态交通流理论出发，从城市交通网络动态流量特征出发，提出交通拥堵的快速识别方法，在此基础上，提出一种城市偶发性局部拥堵区域的交通信号自组织控制策略，其特点是：既快速卸载局部拥堵区域交通量，又不造成非拥堵区形成新的拥堵；同时采取节流控制，既合理分流减少进入拥堵区域的交通量，又不形成新的拥堵区。结合人工智能和实时交通流信息，提出城市局部拥堵区域的疏散路线优化方法及信号配时方法。

由交通事件造成的偶发性拥堵，会不断扩散到周边路网，造成区域性交通拥堵，甚至引发路网瘫痪。只有掌握偶发性路网的产生机理、扩散规律，才能对偶发性拥堵进行有效控制。因此，本项目做了如下相关研究：1）基于实际调查数据分析了城市偶发性拥堵的形成原因及特性。发现恶劣天气、大型活动、驾驶人、行人、路面环境、道路设施等多方面均会对偶发性拥堵的产生有影响。基于偶发性拥堵的时空分布特性利用BP神经网络提出了偶发性拥堵的辨识方法。2）基于模糊理论和图论，分别提出了两种偶发性局部拥堵区域范围界定方法。其中，基于模糊理论的划分方法是根据交通流参数及拥堵传播速度实现区域界定。基于图论的方法是利用Kruskal算法进行的聚类分析。3）以元胞自动机模型为基础，在传统的车辆换道规则上引入驾驶人行为因素，建立了一种适用于城市道路偶发性拥堵交通流行为分析的元胞自动机改进模型。结果表明：在高密度交通流情况下，短时交通事件产生的通行能力降低的影响相对于低密度交通流的情况更严重。4）引进格林伯（Greenberg）模型修正了线性车速——密度线性模型，构建了由偶发性拥堵车流波非线性模型。以拥堵传播速度估算动态界定时间间隔实现了偶发性拥堵漂移的产生。5）提出了一种基于匝道联动控制的城市快速路偶发拥堵的双层匝道预测控制模型。该模型的下层负责快速路偶发性拥堵的识别，模型上层负责设计快速路偶发性拥堵匝道控制方案，输出匝道调解率及路段交通流状态参数。仿真分析表明，城市快速路偶发拥堵双层匝道控制模型能使匝道延误降低25%左右，同时兼具出行公平性，控制系统方差 。6）结合多Ａｇｅｎｔ技术和遗传算法，运用实数编码方式的ＧＡ实现了对路口拥堵的多智能体优化控制。以长沙市中意一路与时代阳光大道、湘府路的两个交叉口为实例，验证了博弈论协调优化的可行性。