卢志明

摘 要：交通拥挤已经成为城市发展的障碍，交通拥挤主要由交通瓶颈引发的。因此，通过对交通网络瓶颈识别方法研究，找出交通网络瓶颈所在的位置，能有助于解决交通拥挤问题。本文以重庆市江北区部分路网交通数据为基础，基于最大流最小割定理对固定瓶颈进行识别。

关键词：交通拥挤;交通网络瓶颈;最大流最小截断定理

中图分类号：U491 文献标识码：A

0 引言

随着机动车越来越多，交通需求越来越大，受城市空间的限制，交通供给不能无限增长。当路网无法满足交通需求时，交通拥挤现象就会发生，阻碍城市的持续发展[1]。

据美国公路协会调查显示，导致交通拥挤的主要原因是交通瓶颈[2]。对城市交通网络瓶颈识别方法研究，找出路网的问题所在，通过交通管理、交通控制、交通组织等措施疏导交通流，解决交通拥挤问题[3-6]。

1 固定瓶颈识别方法

1.1 基本定义

起点在V1，终点在V2中的全体有向边的集合K=（V1，V2）称为割集。定义流fst满足以下条件，则fst为网络G中一个流。

流量最大的流為最大流，记fmax。

1.2 最大流最小割原理

fmax等于Kmin，即为最大流最小割原理，存在fmax的充要条件是网络不存在增流链。通过标记算法来找寻增流链，通过Ford-Fulkerson算法对网络流量进行调整。

1.3 交通网络瓶颈识别

最小割都是流量等于容量的边集，在道路网中就是交通量达到通行能力的路段，即瓶颈路段。因此，交通网络瓶颈识别就是找到路网上最小割集。

2 实例

2.1 研究对象

本文选取重庆江北区部分区域为研究对象，包括盘溪路、余松路、百灵路、龙山路、景辉路、龙园路、天竺路、盘溪四支路、武江东路，如图1所示。

2.2 道路参数

3.5 m车道的理想通行能力可以达到1 900 pcu/h～2 000 pcu/h，由于交叉口、车道数、交通管理等因素影响，道路通行能力需降低。

实例区域道路通行能力如表1所示。

2.3 固定瓶颈识别

将道路网抽象成拓扑图。因此将江北区实例区域道路网抽象为图2。

将道路通行能力数据加载拓扑图中，得到实例区域路网通行能力图，如图3所示。

将道路通行能力数据、实际交通量加载进路网中，通过Ford-Fulkerson算法进行流量调整。实例区域固定瓶颈识别结果如图4所示。

黄色虚线通过的城市路段通行能力达到饱和。因此此三条路段为固定瓶颈路段，余松路（龙山路至龙园路）、天竺路（龙山路至龙园路）、盘溪路（龙园路至盘溪四支路）。

3 结语

基于最大流最小割集定理，研究了交通网络瓶颈识别方法，并将此方法应用于重庆市江北区部分区域瓶颈识别。

参考文献：

[1]陆华普.交通规划理论与方法[M].北京：清华大学出版社，2007.

[2]American Highway Users Alliance.Unclogging America’s Arteries： Prescriptions for Healthier Highways，www.highways.org，1999，11（12）.

[3]宋杰，李英杰.城市基础设施网络灾后连通性和通行能力的快速随机评[C].生命线地震《多危险环境中的工程》，2009（357）：110.

[4]徐亮，高自友.基于出行时间可靠性的城市交通网络设计[J].系统仿真杂志，2009（20）：494-498.

[5]李石.网络连接可靠性评估研究[D].北京：北京交通大学，2009.

[6]Edmonds，Jack，and Karp，Richard M.Theoretical Improvements in Algorithmic Efficiency for Network Flow Problems.Journal of the ACM，1972，l（19）：248-264.