基于人类动力学的城市交通拥堵建模技术研究

城市交通拥堵已经并将在未来很长一段时间内成为大中城市的一大痼疾。同时，原本被认为具有随机性的人类行为（如出行距离等）已被证明具有规律性，并成为人类动力学研究的热点。因此，我们猜测人类行为与城市交通拥堵之间具有内在关系。为此，本课题创新地提出了利用了人类动力学理论来研究城市交通拥堵问题，以期建立人类行为与城市交通拥堵之间的定量分析模型。首先，根据车辆行为是由人类行为所驱动的事实，研究在城市交通中人类行为模式与交通拥堵的关系。其次，利用复杂网络的拓扑理论，建立城市交通网络的数学模型；结合人类行为中的出行时间规律、出行距离规律和城市人口密度分布模型，以网络拥塞理论为切入点，建立城市交通拥堵模型，并进一步研究其动力学过程。最后，根据建立的拥堵模型，建立基于人类行为的城市交通仿真平台，研究城市交通拥堵发生的机理和防治手段，从而为解决城市交通拥堵、合理规划城市建设和优化城市交通设计提供决支持。

经过四年努力，我们发表国际知名刊物论文6篇，国内知名刊物论文5篇，博士毕业论文1篇，硕士毕业论文8篇，申请发明专利2项，圆满完成项目预期目标。项目的主要研究内容包括以下四部分：1）人类行为特征挖掘；2）城市交通网络模型研究；3）城市交通拥堵模型及其动力学过程研究；4）城市交通拥堵缓解方案研究。具体创新成果如下：.1. 城市交通模型综述，可扩展性，准确性和可计算性正在成为衡量交通模型优劣的重要的指标，我们从建模的颗粒度上，将现有的交通模型都归纳为宏观模型，介观模型，微观模型。.2.提出对偶交通网络模型，将道路和路口分别抽象为多条车道和虚车道，建立基于车道的对偶交通网络模型。该模型能描述任何交通网络，并准确表达交通网络车道之间的出入关系、换道关系、合流关系和会车关系。.3. 提出安全换道模型，将换道过程分为4个独立的阶段，并允许车辆在不同阶段使用不同的纵向加速度，该模型能提高微观交通仿真系统的精度，并提供更准确的安全换道距离，换道成功率更高。.4. 邻车查询算法优化，提出了一种基于局部索引的近邻车辆查询算法，可满足大规模、拥堵的微观交通仿真近邻车辆查询需求；提高了仿真系统的仿真效率。.5. 基于仿真终端配置优化的负载均衡算法, 可用于解决大规模微观交通仿真系统的负载均衡问题。.6. 一种基于多源数据集的选址模型建立方法, 比已有的层次分析法更加客观，不需要引入人为因素，能够节省人力和物力, 具有一定的实用意义。.7. 电信用户的行为特征的分析，有利于企业提供更优质的市场服务，并在城市建设、交通工程、疾病突发控制等方面提供更为有利的计划。.8. 实现一套交通地图编辑软件，能够在车道级别上对交通地图进行编辑，并且地图编辑软件能编辑任意形状的道路。.9. 实现一个微观交通仿真系统，为微观交通仿真系统的研究和应用提供理论和技术支持，并推广交通仿真分析的应用场景。