城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估及控制策略研究.pdf

1、目前，城市交通擁堵已經(jīng)成為一個(gè)普遍存在的國(guó)際性難題，控制和緩解交通擁堵是城市發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。然而，人們對(duì)城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的認(rèn)識(shí)始終缺乏充分的、準(zhǔn)確的、全面的估計(jì)和把握，使得交通控制和緩解措施存在一定的盲目性。而城市交通擁堵又是城市交通需求和交通供給之間矛盾的突出表現(xiàn)，因此有必要開(kāi)展以?xún)烧呦嗷プ饔脼樵淼某鞘薪煌ㄏ到y(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的研究(本論文第二三四章)，在此基礎(chǔ)上從不同角度深入探討交通擁堵的特性與傳播規(guī)律(本論文第五章)，進(jìn)而提出緩

2、解交通擁堵的控制策略(本論文第六章)。具體來(lái)講，本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1.考慮偏差和容量限制的動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型研究
　　實(shí)時(shí)的交通需求是城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的重要輸入數(shù)據(jù)。為此本文建立了考慮浮動(dòng)車(chē)數(shù)據(jù)和容量限制的廣義最小二乘動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型以及考慮偏差的卡爾曼濾波動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型與算法。通過(guò)將估計(jì)的或預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)OD加載到城市交通網(wǎng)絡(luò)，從而對(duì)城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估或預(yù)測(cè)，由此可以對(duì)城市交通擁堵進(jìn)行

3、預(yù)判斷，進(jìn)而通過(guò)提前發(fā)布誘導(dǎo)信息或制定相應(yīng)的交通擁堵控制策略，發(fā)揮主動(dòng)交通的作用，防堵于未然。
　　2.大規(guī)模交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)路徑搜索算法研究
　　在對(duì)城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的仿真實(shí)現(xiàn)中，每輛車(chē)都必須沿著特定的路徑從其當(dāng)前位置移動(dòng)到其目的地。因此核心問(wèn)題之一就是如何保證仿真系統(tǒng)高效的在線(xiàn)運(yùn)行，減少計(jì)算量，并快速有效的產(chǎn)生路徑與存儲(chǔ)。本文提出了新的有效路徑產(chǎn)生與存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)思想，給出了大規(guī)模交通網(wǎng)絡(luò)有效路徑的產(chǎn)生算法，并設(shè)計(jì)了支持

4、海量路徑數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及高效檢索的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。算法充分利用有效路徑的遞歸特性，降低問(wèn)題的規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了較小空間花費(fèi)下的海量路徑隨機(jī)查詢(xún)。提高了大規(guī)模交通網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)路徑搜索和產(chǎn)生問(wèn)題的計(jì)算速度，節(jié)省了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)資源。
　　3.基于改進(jìn)交通流模型的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估研究
　　本文采用道路交通流和網(wǎng)絡(luò)交通流相結(jié)合的方法，綜合應(yīng)用解析和仿真手段探討城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估。詳細(xì)介紹了以需求仿真和供給仿真的交互作用為原理的城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

5、評(píng)估的基礎(chǔ)理論。改進(jìn)了作為核心內(nèi)容的交通流模型，設(shè)計(jì)了詳細(xì)的城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的仿真流程，提出了保證交通流模型各向異性的處理方法，從而構(gòu)建了可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)平臺(tái)，為較準(zhǔn)確的進(jìn)行城市交通系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估提供了理論方法。
　　4.基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交通擁堵復(fù)雜特性研究
　　為了深刻理解城市交通擁堵的復(fù)雜機(jī)理和特性，本文基于復(fù)雜性理論研究了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)城市交通擁堵的傳播規(guī)律及其復(fù)雜特性的影響，分析了網(wǎng)絡(luò)上的交通動(dòng)力學(xué)特

6、性。仿真結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)中介數(shù)較大邊上容易發(fā)生交通擁堵，而且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)城市交通擁堵及其傳播具有較大的影響，結(jié)論有助于制定消除交通擁堵的有效控制策略以及提出交通規(guī)劃的合理方案。針對(duì)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)利用雙向格子網(wǎng)絡(luò)上事故引發(fā)的交通擁堵，研究了其形成與消散過(guò)程，并以網(wǎng)絡(luò)中各條路段上的平均流量、密度、速度為指標(biāo)進(jìn)行了交通網(wǎng)絡(luò)擁堵?tīng)顩r的評(píng)價(jià)與分析。5.交通擁堵控制預(yù)防策略研究
　　本文針對(duì)事故條件下雙向格子網(wǎng)絡(luò)上的交通擁堵問(wèn)題，提出了樹(shù)控信息反饋策略

7、(Tree Control Feedback Strategy，簡(jiǎn)稱(chēng)TCFS)，同時(shí)提出了緩解常規(guī)性交通擁堵的預(yù)測(cè)信息誘導(dǎo)策略和區(qū)域信號(hào)優(yōu)化控制策略。其中，信號(hào)優(yōu)化控制策略利用雙層規(guī)劃的思想，針對(duì)一般性的交通網(wǎng)絡(luò)，將網(wǎng)絡(luò)中車(chē)輛的平均旅行延誤、隊(duì)列長(zhǎng)度、和交叉口通過(guò)量等指標(biāo)作為優(yōu)化目標(biāo)建立了區(qū)域網(wǎng)絡(luò)信號(hào)優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了同時(shí)擾動(dòng)隨機(jī)近似(Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation，