基于移動(dòng)源數(shù)據(jù)的城市路網(wǎng)行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)模型與算法.pdf

1、道路運(yùn)行質(zhì)量的好壞已經(jīng)成為影響城市功能正常發(fā)揮和城市可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)全局性問題。目前，路網(wǎng)可靠性作為一種概率型評(píng)價(jià)指標(biāo)，在城市道路交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。特別是行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)，由于它能夠準(zhǔn)確地描述行程時(shí)間的波動(dòng)性，從而得到出行者、政府管理部門和交通專家的廣泛重視，成為路網(wǎng)可靠性研究的熱點(diǎn)問題。同時(shí)，移動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地獲取行程時(shí)間數(shù)據(jù)提供了可能。 本文在對(duì)移動(dòng)源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘的基礎(chǔ)

2、上，建立了城市路網(wǎng)行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)模型與算法，從而為我國(guó)城市路網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)提供了一種新的方法。 本文的主要研究成果包括： 1、提出了路段行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)的全面性、系統(tǒng)性、實(shí)用性原則，分析了現(xiàn)有的路段行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)缺乏對(duì)路段功能進(jìn)行準(zhǔn)確界定的缺陷，利用服務(wù)水平及其對(duì)應(yīng)的期望行程時(shí)間對(duì)路段功能進(jìn)行了準(zhǔn)確界定，給出了路段行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)的定義。 2、分別采用正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、伽瑪分布

3、、威布爾分布四種常用的可靠性分析模型，對(duì)不同月份、不同日期、不同道路等級(jí)的路段在早高峰時(shí)段的行程時(shí)間的概率密度函數(shù)進(jìn)行曲線擬合，結(jié)果表明：對(duì)數(shù)正態(tài)分布的擬合效果最佳。在此基礎(chǔ)上，建立了路段行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)的“對(duì)數(shù)正態(tài)分布可靠性模型（LOGNR）”。 3、分析了交通流量、速度、密度三者之間的關(guān)系，結(jié)合路段行程時(shí)間的分位數(shù)計(jì)算，確定了以北京市為代表的我國(guó)大城市路網(wǎng)各等級(jí)道路可接受的服務(wù)水平對(duì)應(yīng)的期望行程時(shí)間上限。 4、基于

4、隨機(jī)抽樣理論以及正態(tài)總體均值和標(biāo)準(zhǔn)差的區(qū)間估計(jì)理論，建立了面向路段行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)的移動(dòng)源數(shù)據(jù)樣本量下限數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了模型求解的啟發(fā)式算法。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算了典型路段行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)所需的最小樣本量。 5、針對(duì)單一的移動(dòng)源行程時(shí)間數(shù)據(jù)獲取條件，將改進(jìn)的隨機(jī)插補(bǔ)方法與期望最大化（EM）算法相結(jié)合，建立了缺失數(shù)據(jù)條件下、基于EM算法的路段行程時(shí)間可靠性評(píng)價(jià)模型的參數(shù)估計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，對(duì)比了EM算法和基于完全觀測(cè)數(shù)據(jù)的極大

5、似然估計(jì)（ML）方法、基于隨機(jī)插補(bǔ)數(shù)據(jù)的ML方法的效果，證實(shí)了EM算法的優(yōu)越性。 6、根據(jù)對(duì)數(shù)正態(tài)隨機(jī)變量之和的概率分布特性——“當(dāng)隨機(jī)變量服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí)，對(duì)數(shù)正態(tài)隨機(jī)變量之和也服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布”，建立了路徑行程時(shí)間可靠性的“對(duì)數(shù)正態(tài)和分布可靠性模型（SLOGNR）”。模型分別考慮了路段之間相互獨(dú)立和路段相關(guān)兩種情況，給出了相應(yīng)的計(jì)算公式。 7、分析了出行者的隨機(jī)路徑選擇行為，對(duì)Logit路徑選擇模型和算法進(jìn)行了改進(jìn)