留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

大型地库交通仿真建模与流线优化方法

黄瀚锋 王宁 解正卿 王紫煜 郭远威 郑亮

黄瀚锋, 王宁, 解正卿, 王紫煜, 郭远威, 郑亮. 大型地库交通仿真建模与流线优化方法[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(1): 130-140. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.012
引用本文: 黄瀚锋, 王宁, 解正卿, 王紫煜, 郭远威, 郑亮. 大型地库交通仿真建模与流线优化方法[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(1): 130-140. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.012
HUANG Hanfeng, WANG Ning, XIE Zhengqing, WANG Ziyu, GUO Yuanwei, ZHENG Liang. A Study on Underground Garage Traffic Simulation and Optimization of Flow Lines[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(1): 130-140. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.012
Citation: HUANG Hanfeng, WANG Ning, XIE Zhengqing, WANG Ziyu, GUO Yuanwei, ZHENG Liang. A Study on Underground Garage Traffic Simulation and Optimization of Flow Lines[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(1): 130-140. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.012

大型地库交通仿真建模与流线优化方法

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.01.012
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 72371251

湖南省自然科学基金杰出青年项目 2024JJ2080

湖南省重点研发计划项目 2024JK2007

详细信息
    作者简介:

    黄瀚锋(1988—),博士,高级工程师. 研究方向:城市建筑规划与设计. E-mail:543924179@qq.com

    通讯作者:

    郑亮(1984—),博士,教授. 研究方向:智能交通系统仿真优化、自动驾驶仿真建模与安全测试、路网交通状态估计与预测等. E-mail:zhengliang@csu.edu.cn

  • 中图分类号: TU984.2; U491.71

A Study on Underground Garage Traffic Simulation and Optimization of Flow Lines

  • 摘要: 多层大型地库车流量大且交通组织复杂,对交通流线设计与优化具有较高的要求。为提升车辆在地库中的通行效率并减少出库时间,研究了基于交通仿真分析的地库流线优化方法。基于多层大型地库路网,将地库车位与出口分别当作起点(origin,O)和终点(destination,D),构建分时段的OD需求数据,选取动态系统最优交通分配(dynamic system optimal,DSO)算法按照给定的流线设计方案对地库路网车流进行分配加载,并基于车流动态加载结果对流线设计方案进行评估。在流线优化过程中,优先考虑上下层的关键通道的流线设计形式(如单双向或上下行等),然后着重考虑地库出口附近的交通冲突,遵从交通冲突点越少越好的设计原则,最后将满足双向通行条件的路段改成双向通行,以增加路网通行能力。在数值实验中,针对北京市某商品房小区双层大型地库,使用城市交通能力仿真软件(simulation of urban mobility,SUMO)搭建地库微观交通仿真平台,并根据实际数据构造时变随机OD出库需求,通过仿真分析对比了流线设计方案优化前后的路网总旅行时间、出口总排队时间、关键拥堵路段的排队时间等,进一步仿真分析了流线优化方案在突发应急状况下(如出口数量变化、OD出库需求突增)的鲁棒性能。实验结果验证了流线优化方案有助于提升地库通行效率,并具有良好的应急能力。

     

  • 图  1  地库动态交通分配模型流程图

    Figure  1.  Framework of underground garage traffic assignment

    图  2  地库流线优化策略流程图

    Figure  2.  Flowchart of underground garage flow optimization strategy

    图  3  地库平面设计图

    Figure  3.  Underground garage layout

    图  4  单向通道、拥堵路段和关键停车区域示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of one-way access, congested roads and key parking areas

    图  5  B1层双向车道调整为单向车道图

    Figure  5.  Adjustment of two-way lanes to one-way lanes on level B1

    图  6  优化前后拥堵对比图

    Figure  6.  Congestion comparison before and after optimization

    图  7  路网整体优化图

    Figure  7.  Optimization results for overall road network

    图  8  拥挤路段优化对比图

    Figure  8.  Comparison of optimization effects on congested road

    图  9  车辆平均出库时间对比图

    Figure  9.  Comparison of average vehicle departure times

    图  10  整体鲁棒性对比图

    Figure  10.  Comparison of overall robustness test results

    图  11  拥挤路段鲁棒性检验效果图

    Figure  11.  Robustness test results for congested road

    图  12  整体鲁棒性对比图

    Figure  12.  Comparison of overall robustness test results

    图  13  拥挤路段鲁棒性检验效果图

    Figure  13.  Robustness test results for congested road

    表  1  车辆动力学参数设置

    Table  1.   Vehicle constraint parameter settings

    车辆参数 取值 车辆参数 取值
    宽度/m 1.8 启动延误/s 1
    长度/m 4.5 前后车最小间距/m 2
    最大加速度(/m/s2 1.8 换道模型 LC2013
    最大减速度/(m/s2) 2.5 跟驰模型 Krauss-model
    最大时速(/m/s) 5 出入停车位额外花费时间/s 8
    下载: 导出CSV

    表  2  道路限速设置

    Table  2.   Road network constraint parameter settings

    路段名称 限速/(m/s) 路段名称 限速/(m/s)
    地下一层进口坡道、通向地下二层坡道(下坡) 3 连接地下一层(地下二层)进出口坡道路段 1
    地下一层出口坡道、通向地下一层坡道(上坡) 2 单个交叉口周围紧邻路段 3
    长直路段 5 交叉口间短路段、90度转弯路段 2
    下载: 导出CSV

    表  3  B1层关键上升通道流线方案对比

    Table  3.   Comparison of key riser flow options on level B1

    方案 B1层(箭头表示南北行方向)
    #1方向数 #3方向数 #2、#4方向数 方向数合计
    1 4 2 2 8
    2 3 2 2 7
    3 4 3 2 9
    4 3 3 2 8
    下载: 导出CSV

    表  4  B2层关键上升通道流线方案对比

    Table  4.   Comparison of key rising channel flow options for level B2

    方案 B2层(箭头表示南北行方向)
    #1方向数 #3方向数 #2、#4方向数 方向数合计
    1 4 3 2 9
    2 4 4 2 1
    3 4 2 2 8
    4 4 1 2 7
    5 4 2 2 8
    6 4 3 2 9
    12 2 2 2 6
    下载: 导出CSV

    表  5  平均出库时间提升率对比

    Table  5.   Comparison of average outbound time rates  单位: %

    车位编号 A B C D E F G H I
    #1 优化效果 2.1 1.9 0.2 0.3 42.1 1.8 0.2 0.3 0.2
    #2 优化效果 73.4 41.4 70.2 63.9 64.3 43.1 51.7 58.5 61.9
    #3 优化效果 49.1 81.5 53.3 34.2 81.6 48.1 23.1 23.2 27.2
    #4 优化效果 71.9 48.9 64.7 59.3 74.9 46.7 32.2 51.4 33.8
    下载: 导出CSV
  • [1] 李晓丽, 朱国庆. 法定节假日商业综合体人员滞留量研究[J]. 消防科学与技术, 2017, 36(11): 1626-1629.

    LI X L, ZHU G Q. Cause analysis and countermeasures of fire industrial enterprises[J]. Fire Science and Technology, 2017, 36(11): 1626-1629. (in Chinese)
    [2] 俞明健, 郭东军. 地下空间开发利用与城市交通—上海CBD核心区地下井字形通道[J]. 地下空间与工程学报, 2006(增刊1): 1227-1230, 1243.

    YU M J, GUO D J. Urban underground space development and urban traffic: form underground road network of CBD core area in Shanghai[J]. Journal of Underground Space and Engineering, 2006(S1): 1227-1230, 1243. (in Chinese)
    [3] BROERE W. Urban underground space: solving the problems of today's cities[J]. Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research, 2016, 55: 245-248. http://www.xueshufan.com/publication/2211205654
    [4] 王雨琪, 张月, 袁舒南, 等. "平安中国"背景下公共建筑地下车库安全性提升策略研究——以西安汉神地下车库为例[C]. 中国城市规划年会, 武汉: 中国城市规划学会, 2023.

    WANG Y Q, ZHANG Y, YUAN S N, et al. Research on the strategy of improving the safety of underground garages of public buildings in the context of'Safe China': taking Xi'an Hanshen underground garage as an example[C]. The Annual Conference on Urban Planning in China, Wuhan: China Society of Urban Planning, 2023
    [5] 魏文博. 基于使用者需求的高层居住小区地下车库设计策略研究[D]. 哈尔冰: 哈尔滨理工大学, 2020.

    WEI W H. Research on the design strategy of underground garage of high-rise residential district based on users'needs[D]. harbin: Harbin Institute of Technology, 2020. (in Chinese)
    [6] 易磊, 吕麦霞. 西安北站地下停车场交通组织优化设计研究[J]. 工程技术研究, 2019, 4(9): 181-182.

    YI L, LYU M X. Research on optimisation design of traffic organisation of underground car park in Xi'an north station[J]. Engineering Technology Research, 2019, 4(9): 181-182. (in Chinese)
    [7] 王子驹. 地下车库的人性化体现分析[J]. 低碳世界, 2020, 10 (7): 90-91.

    WANG Z J. Analysis of humanisation embodiment of underground garage[J]. Low Carbon World, 2020, 10(7): 90-91. (in Chinese)
    [8] 薛方军. 地下车库设计中的问题探究[J]. 中国建设信息化, 2017(13): 69-71.

    XUE F J. Exploration of problems in underground garage design[J]. China construction Informatisation, 2017, (13): 69-71. (in Chinese)
    [9] 朱斌宁, 郑长江. 停车场对连接路段车辆速度的影响研究[J]. 华东交通大学学报, 2019, 36(1): 73-78.

    ZHU B N, ZHENG C J. Research on the influence of car parks on vehicle speed in connecting road sections[J]. Journal of East China Jiaotong University, 2019, 36(1): 73-78. (in Chinese)
    [10] 赵怀柏, 苏贵民. 地下停车场交通组织形式优化方法[J]. 交通与港航, 2020, 7(4): 55-63.

    ZHAO H B, SU G M. Optimization method of traffic organization in underground car parks[J]. Communication and Shipping, 2020, 7(4): 55-63. (in Chinese)
    [11] 潘少文. 珠三角地区商业综合体地下停车空间优化设计研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2017.

    PAN S W. Research on optimal design of underground parking space for commercial complexes in the Pearl River Delta region[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2017. (in Chinese)
    [12] 任远然. 商业综合体地下停车场交通系统设置优化及评价研究[D]. 重庆: 重庆交通大学, 2022.

    REN Y R. Research on optimization and evaluation of traffic system setting of underground car park of commercial complex[D]. Chongqing: Chongqing Jiaotong University, 2022. (in Chinese)
    [13] William H.K. Lam, Zhi-Chun Li, Hai-Jun Huang, S.C. Wong. Modeling time-dependent travel choice problems in road networks with multiple user classes and multiple parking facilities[J]. Transportation Research Part B: Methodological, 2005, 40(5): 368-395. http://sem.buaa.edu.cn/teacher/papers/our%20tr-b%20paper.pdf
    [14] STOVER V G. Issues relating to the geometric design of intersections[C]. The 8th International Conference in ACCESS Management. Baltimore: Transportation Research Board, 2008.
    [15] De DIOS ORTÚZAR J, WILLUMSEN L G. Modelling transport[M]. 4th. J. Wiley, 2010: 606
    [16] 陈先龙, 李锐波, 徐良. 基于动态交通分配的中观交通仿真模型开发实践[C]. 第三十三届中国仿真大会, 北京: 中国仿真学会, 2021

    CHEN X N, LI R B, XU L. Practice of mesoscopic traffic simulation based on dynamic traffic assignment[C]. The 33rd China Simulation Federation China Simulation Federation, 2021. (in Chinese)
    [17] 姜安培, 吴海俊, 赵慧. 基于双层模型与仿真的区域交通组织优化研究[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2022, 46(6): 1008-1012.

    JIANG A P, WU H J, ZHAO H. Regional traffic organization optimization based on a bilevel model and simulation[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Transportation Science and Engineering Edition), 2022, 46(6): 1008-1012. (in Chinese)
    [18] 龙建成, 郭嘉琪. 动态交通分配问题研究回顾与展望[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(5): 125-138.

    LONG J C, GUO J Q. A review and outlook of dynamic traffic assignment[J]. Journal of Traffic and Transportation Systems Engineering and Information, 2021, 21(5): 125-138. (in Chinese)
    [19] 王金栋, 应坚国. 基于SUMO仿真的停车场车辆离场智慧管控策略[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2023, 47(4): 615-619.

    WANG J D, YING J G. Intelligent control strategy for car park vehicle departure based on SUMO simulation[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Transportation Science and Engineering Edition), 2023, 47(4): 615-619. (in Chinese)
    [20] 甄云竹, 康金龙, 李英帅, 等. 地下停车场交通诱导信息设置优化[J]. Open Journal of Transportation Technologies, 2021, 10: 511.

    ZHEN Y Z, KANG J L, LI Y S, et al. Optimisation of traffic-inducing information settings for underground car parks[J]. Open Journal of Transportation Technolo-gies, 2021, 10: 511. (in Chinese)
    [21] 李君羡. 停车场内场交通仿真模型的建立及评价[J]. 交通科学与工程, 2017, 33(2): 85-91.

    LI J X. Establishment and evaluation of car parkinfield traffic simulation model[J]. Transportation Science and Engineering, 2017, 33(2): 85-91. (in Chinese)
    [22] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 城市地下道路工程设计规范: CJJ 221-201[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2015

    Ministry of Housing and Urban-Rural Development, People's Republic of China. Urban underground road engineering design specification: CJJ 221-201[S]. Beijing: China Construction Industry Press, 2015(in Chinese)
  • 加载中
图(13) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  13
  • HTML全文浏览量:  6
  • PDF下载量:  1
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-05
  • 网络出版日期:  2025-06-27

目录

    /

    返回文章
    返回