面向时变道路交通系统的宏观基本图计算建模理论与方法

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903094
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0303.系统建模理论与仿真技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The theory and modelling methods of Macroscopic Fundamental Diagram (MFD) can be used to integrate road network objective physical conditions and time-varying macro and micro traffic flows, which also can be utilized for qualitative analysis of road network operation states. However, quantitative computational modelling of MFD is still at the exploratory stage. This project uses set theory and vector method to define nonlinear upper bounds of MFD, proposes analytical modeling methods of MFD of equilibrium and non-equilibrium road networks, and constructs a computational system of MFD that integrates capacity constraints and signal cycle constraints. By modelling and integral operation of invariant upper bound of MFD, a dynamic evaluation method for large-scale complex road network vulnerability is going to be investigated, which would take into account both topological physics and operational characteristics. By convergence analysis of MFD substitution matrixs, a proactive mitigation method for road network congestion is going to be designed, which would include proactive early warning and flows control. This project is a useful exploration to study unified computing framework standards in the field of road traffic, which aims to realize computational modelling ability of MFD. Through this project, it is expected to enrich the method system of MFD computing and modelling, and promote the developments of MFD theory itself and its applications in the fields of multi-type traffic problems.
宏观基本图的理论与建模方法可以融合路网客观物理条件和时变宏微观交通流,对路网运行状态进行定性分析,但定量计算建模仍在探索阶段。本课题拟提出基于集合论和向量法的宏观基本图非线性上界表征方式,研究路网均衡和非均衡状态的宏观基本图解析建模方法,建立融合通行能力限制和信号周期约束的宏观基本图计算体系;通过宏观基本图恒定上界建模和积分运算,研究兼顾拓扑物理与运行特性的大规模复杂路网脆弱性动态评估方法;通过宏观基本图替代矩阵的收敛性分析,研究面向主动预警和流量管控的路网拥堵缓解方法。本课题是以实现宏观基本图计算建模能力为导向,研究道路交通领域统一计算标准的一次有益探索。通过本研究,可望丰富宏观基本图计算建模的方法体系,推动宏观基本图理论本身及其在分析多类型交通问题方面的发展。

结项摘要

尽早地准确预报陆路交通运行状态和事件影响,提升针对自然灾害和交通事件影响的韧性应对时限,是迫切需要解决的交通、气象、管理等多学科交叉的理论和实践难题。技术瓶颈表现为计算建模时过多的静态平均计算条件。交通需求和交通流是非线性时变的,由此所呈现的路网运行状态也应具有非线性时变客观规律。对这类非线性时变规律的揭示,有助于研究以时空差异分析为基础的交通拥堵治理、交通流建模及信号控制、人车出行需求管理、公共交通供给、交通运输源排放等。.在项目执行期内,通过刻画交通运行和气象环境参数的随时间和空间变化特性,开展时变道路交通系统计算建模、气象灾害风险指引下路网脆弱性管理、基于宏观建模的流量管控等研究,运用数学物理离散建模的方法破解计算技术应用瓶颈。.针对宏观基本图理论不能用于流量分析、状态表征的计算应用瓶颈,提出基于宏观基本图上界的时变交通系统状态分析方法,建立主通道的多模式乘客宏观基本图模型。针对以往路网脆弱性研究基于假设天气事件的局限,提出城市微气候和复杂下垫面耦合作用下的路网脆弱性诱因辨析模型和方法,建立路段不完全失效即拓扑结构未变化的交通网络脆弱性模型,设计区分路网脆弱性的风险指引启发式算法,优化路网恢复策略及运行状态。针对数据驱动的拥堵及流量主动管控需求,建立基于Python的改进Frank-Wolfe算法和OD反推算法,模拟出不同交通需求条件下的交通事件的影响及拥堵演化过程。建立交叉口信号配时调整模型和主通道协调控制信号配时模型,实现对边界路口转移流量的前馈控制。.上述研究成果在实验室仿真平台和深圳市综合交通运行有关系统中分别进行了实验和应用验证,取得了较好的效果。研究整体上将加强对道路交通运行网格化环境要素和时变流量要素的把握,推动宏观建模本身及其在解决多类型问题方面的发展。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
A vulnerability-based vehicle routing approach for solving capacitated arc routing problem in urban snow plowing operations
一种基于脆弱性的车辆路径方法,用于解决城市除雪作业中的容量弧路径问题
  • DOI:
    10.3934/mbe.2021009
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Mathematical Biosciences and Engineering
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Jin Lei;Lin Sixiang;Xie Binglei;Liu Lin
  • 通讯作者:
    Liu Lin
共 1 条
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其他文献

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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    发光学报
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    --
  • 作者:
    任林娇;雷小华;陈伟民;杜晓晴;冯永安;金雷
  • 通讯作者:
    金雷
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国公路学报
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  • 作者:
    付其林;魏建国;彭文举;金雷
  • 通讯作者:
    金雷
DBDPE复合阻燃剂对SBS沥青性能的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    长安大学学报(自然科学版)
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  • 作者:
    金雷;魏建国;付其林;张青江
  • 通讯作者:
    张青江
无线电频谱与无线电信号数据协同可视分析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周芳芳;曾媛;赵颖;张蓉;王劲松;金雷;郑伟;汪云海
  • 通讯作者:
    汪云海
不同颜色AlN单晶缺陷研究
  • DOI:
    10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2018.07.008
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    人工晶体学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐永宽;金雷;程红娟;史月增;张丽;齐海涛
  • 通讯作者:
    齐海涛
共 28 条
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