基于時空關聯(lián)狀態(tài)的多路段斷面短時交通量預測模型研究.pdf

1、隨著城市化進程的迅猛發(fā)展,機動車日益普及,人們在享受機動車所帶來的巨大便利的同時,也面臨著交通擁堵困惑,因交通擁堵帶來的交通事故、大氣污染、噪聲污染、資源短缺等問題,越來越成為阻礙全球經(jīng)濟甚至威脅人類生存的主要問題,也因此成為全世界政府普遍關注的焦點。對于很多城市而言,道路擁堵、交通不暢實際上并不只是因為道路不夠,而是由于道路沒有得到很好利用有很大關系。因此先進的交通管理和控制系統(tǒng)對于緩解城市道路擁堵具有十分重要的意義。根據(jù)城市路網(wǎng)當前

2、交通狀況,預測未來道路交通狀態(tài),通過交通參與者的主動配合,優(yōu)化行車路線,避開擁擠路段,對于均衡分布交通流量,充分發(fā)揮路網(wǎng)有效性能具有重要的意義。
　　論文首先通過對現(xiàn)有的預測模型進行概述,對比分析后,得出了各類模型在進行預測分析時所具有的優(yōu)缺點。較為常用的方法及模型主要都是僅針對時間變量及單一交叉口斷面進行預測分析,未能很好的體現(xiàn)道路網(wǎng)中多個路段斷面之間交通流所具有的時空相關性。由于卡爾曼濾波具有獨特的優(yōu)點:廣泛的適應性,卡爾曼濾

3、波采用較靈活的遞推狀態(tài)空間模型,既能處理平穩(wěn)數(shù)據(jù),也能處理非平穩(wěn)數(shù)據(jù);只要對狀態(tài)變量作不同的假設,就可使其描述及處理不同類型的問題;模型具有線性、無偏、最小均方差性;模型便于在計算機上實現(xiàn),且大大減少了計算機的存儲量和計算時間,適于在線分析;預測精度較高。在對道路網(wǎng)中交通流數(shù)據(jù)的時空特性進行分析后,利用聚類分析方法對研究范圍內的路網(wǎng)多路段斷面進行相關性分析,找出相關性較高的一組道路斷面進行統(tǒng)一預測分析;結合多維時間序列建立數(shù)據(jù)的多維時間

4、模型,并轉化為狀態(tài)空間模型,最后利用卡爾曼濾波理論建立基于時空關聯(lián)狀態(tài)的多路段斷面短時預測模型并求解,得出對道路網(wǎng)中多個路段斷面短時交通預測值。
　　論文最后選取了西安市城市路網(wǎng)中的一部分作為實例驗證,利用調查統(tǒng)計得出的交通量數(shù)據(jù),輸入到卡爾曼濾波方程中得出預測時間段內交通量數(shù)據(jù),并與真實數(shù)據(jù)進行誤差對比分析,預測結果的誤差在可接受范圍之內。
　　本論文所提出的基于時空關聯(lián)建立的多路段斷面短時交通預測,并選取卡爾曼濾波理論建