基于行为的城市交通流时空分布规律与数值计算 - 人民网.pdf

基于行为的城市交通流时空分布规律与 数值计算 （项目简介） 高自友 　 黄海军 　 杨　 海 　 林兴强 　 毛保华１ ２ ３ ４ ５ １ 北京交通大学　 　 ２ 北京航空航天大学　 　 ３ 香港科技大学 ４ 香港理工大学　 　 ５ 北京交通大学 摘　 要： 研究基于行为的城市交通流时空分布规律的目的是为了更好地了解现实中的 交通现象， 进而科学地制订交通控制措施和管理政策。 由于城市交通涉及人、 车、 路和交 通运行环境四者之间的相互作用， 具有动态性、 随机性和复杂性三大特点， 因而其相关科 学问题的研究极具挑战性。 经过近二十年的研究， 项目组突破传统理论的限制， 在基于行 为的城市交通流时空分布规律与数值计算方面取得了一批原创性的、 填补国际空白的基础 研究成果。 在深入理解复杂交通行为的基础上， 建立了新的交通流时空分布数学模型， 设 计了适用于大型网络交通流数学模型的数值计算方法， 解决了一些国际公认的难题， 加深 了人们对复杂城市交通流时空分布规律的认识。 所取得的研究成果处于该领域当今国际学 术研究的领先水平。 成果不仅对建立现代交通科学理论体系具有重要的理论指导意义， 而 且具有很强的潜在应用价值， 并对提升我国在该领域的国际学术地位发挥了极为重要的作 用。 该项目于２０１１年获得国家自然科学奖二等奖。 关键词： 行为； 城市交通； 交通流； 时空分布； 模型与算法； 实证研究 一、 项目简介 １ 主要研究内容 （１） 网络交通流时空分布规律研究 构建了城市交通网络中多车种运量分布与分配的组合模型， 解决了国际上城市交通规划四阶段 ·４２５ · 城 市学研 究　 ２０１５年第１期 理论中各阶段之间不相容这一严重缺陷； 在充分考虑公交工具实际承载能力的基础上， 建立了拥挤 条件下公交车最优发车频率设计及均衡配流模型； 运用对偶理论将边际成本定价理论成功地推广到 一般结构网络中， 解决了多准则、 多类别用户交通流运行中通过匿名拥挤收费实现系统最优的难题； 将道路网络备用能力的概念首先应用于城市交通网络设计问题， 明确避免了交通网络设计中著名的 能力诡异现象； 建立了不同路网拓扑结构与交通流量之间的相关关系， 部分解决了城市交通网络承 载能力研究的难题。 （２） 网络交通流分配的算法设计与数值计算研究 为一大类网络交通流组合配流模型设计了基于非单调技术和出发点分解技术的算法， 大大提高 － 了计算效率； 提出了求解大规模离散交通网络设计问题 （Ｄ ＮＤＰ） 的支撑函数法， 该方法被国际同 － 行视为是当今国际上四个求解Ｄ ＮＤＰ 问题最有效的算法之一。 （３） 道路交通流的时空演化规律研究 建立了能描述道路交通流复杂动态特性的理论模型； 探讨了城市道路交通流的各种实测现象中 蕴含的非线性动力学特性； 揭示了不同条件下道路交通流的时空演化规律。 （４） 实证研究 以项目组取得的理论研究成果为基础， 组织实施了对北京市典型区域的数据调查， 并结合理论 研究成果进行了数值计算与仿真、 结果分析等。 ２ 科学价值 项目组突破传统理论的限制， 在基于行为的城市交通流时空分布规律与数值计算方面取得了一 批原创性的、 填补国际空白的基础研究成果。 在深入理解复杂交通行为的基础上， 建立了新的交通 流时空分布数学模型， 设计了适用于大型网络交通流数学模型的数值计算方法， 解决了一些国际公 认的难题， 加深了人们对复杂城市交通流时空分布规律的认识。 所取得的研究成果处于该领域当今 国际学术研究的领先水平。 成果不仅对建立现代交通科学理论体系具有重要的理论指导意义， 而且 具有很强的潜在应用价值， 并对提升我国在该领域的国际学术地位发挥了极为重要的作用。 该项目 于２０１１年获得国家自然科学奖二等奖。 ３ 同行引用评价情况