OD矩阵估计问题研究综述

OD矩阵是交通规划、管理与控制的重要决策支持数据,OD矩阵估计是获得OD矩阵数据的一种先进技术方法.主要对道路交通系统的OD矩阵估计(静态和动态)方面的相关主要文献进行概括总结与简单评述,包括研究现状及存在的主要问题等.主要涉及道路观测点的优化布设、静态OD矩阵估计模型及算法、动态OD矩阵估计模型和方法等几方面.最后,总结了近期OD矩阵估计方面的主要研究热点.     

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动态OD需求是城市交通规划、交通管理控制措施制定及评估工作的数据基础,然而现有多数动态OD估计模型存在着难以应用于真实路网OD估计的问题. 针对于此,本文提出了一种基于浮动车和RTMS数据的动态OD估计模型,该模型具有操作性和实用性强的特点. 模型的实现经历了两个阶段：第一阶段是利用RTMS数据进行静态OD反推,获得与现实OD需求相匹配的静态控制OD需求;第二阶段是基于浮动车数据和RTMS数据计算得到每个OD对的时变拆分比例,并用该比例拆分静态控制OD获得动态OD需求. 最后以北京西三环交通走廊为研究对象,开展了动态OD需求估计实例分析工作,从而验证模型的准确性和实用性.     

基于路口转弯流量的OD估计方法研究

机动车起终点矩阵(Origin-Destination Matrix,OD矩阵)的估计是交通规划和 交通管理等工作的重要基础.本文主要研究在采集数据日渐精细情况下的机动车OD估 计方法.基于车牌识别数据提取出路口转弯流量和路段断面流量,在此基础上建立应用广 义最小二乘模型进行机动车OD估计的模型及方法.利用S-Paramics 仿真平台及实测数 据,应用Nguyen–Dupuis 网络和实际城市路网对本文研究的方法进行了对比验证,分析 对比验证了是否已知真实OD、不同的数据输入类型、不同的已知检测量的比例等.结果 显示,与使用路段流量相比,使用转弯流量可以提高OD估计的准确性.     

动态OD估计方法研究综述

根据动态OD估计所利用的数据特性,将动态OD估计模型划分为基于固定源数据的OD估计模型和考虑移动源数据的OD估计模型,开展国内外研究现状分析,在此基础上,提出今后动态OD估计研究的发展方向。     

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以道路网络的路段流量为基础进行OD分布矩阵估计.与以往文献不同的是本文应用了多层前馈神经网络的方法.由于路段流量与相关的OD矩阵分布之间存在连续性关系,这为神经网络模型的逼近特性提供了可行性.本文的方法适用于OD分布矩阵的实时校正.在已知OD分布矩阵的前提下,对两种情境———试验网络和实际Naples农村道路网进行仿真分析.主成分分析法的应用减少了变量个数并有利于改进输入数据.估计误差相对较低,与分析方法相反的是处理的时间几乎是实时的,因此这种方法可用于动态交通管理.本文的神经网络方法在误差和计算时间方面优于传统商业软件得到的OD估计结果.     

基于AFC数据的城轨路网客流OD在线动态估计

路网实时客流状态是城市轨道交通日常运营组织科学决策的主要依据,而精准地在线估计客流OD是前提条件.本文分析了准实时AFC数据接入条件下客流OD在线动态估计问题及其特点,提出了将机器学习与递归贝叶斯相结合的客流OD动态估计方法;构建了基于LSTM的客流OD状态转移模型,以及LSTM模型嵌入下的客流OD递归贝叶斯估计模型;针对客流OD状态变化的非线性、不确定性特点,提出基于粒子滤波算法求解客流OD递归贝叶斯估计问题.面向LSTM模型嵌入所形成的客流OD状态转移三阶马尔科夫过程,对一般的粒子滤波算法进行高阶扩展,研究了算法的实现.最后用实例对本文提出的方法进行了验证.     

面向车联网的高速路OD矩阵估计模型

针对高速路OD矩阵的采集与估计,提出采用RFID技术的车联网进行部署,建立有缺失数据的OD矩阵采集方法.用拉格朗日乘数法求解OD矩阵元素概率的极大似然估计,给出基于EM算法的OD矩阵估计算法.通过912节点规模的仿真实验结果表明,提出的算法相比模拟采集准确性更高,真实数据的均方根误差降低了77.7%,验证了算法流程和模型的有效性.      

基于车牌识别数据的机动车OD估计模型

机动车OD矩阵是进行城市道路交通网络分析的核心数据。利用根据车牌识别检测数据分析得到的道路交叉口转向流量以及整体网络中的部分实测机动车OD信息,使用广义最小二乘模型建立整合部分机动车OD信息的路网全样机动车OD估计模型,模型中的OD历史值及分配矩阵应用了真实的部分机动车OD信息推导得到。同时为验证检测数据比例的影响等,使用同一城市两个不同规模的实际道路网络检测数据,结合S-Paramics仿真平台对模型进行验证。结果显示,不同的检测比例对OD估计结果有较为明显的影响,而在较高的检测比例情况下使用转向流量和部分机动车OD信息可以提高路网全样本机动车OD估计的准确性。     

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OD矩阵是公交线网规划和线网优化的重要依据.OD矩阵反推是获取公交OD数据的有效方法.相关文献中,针对城市整体公交体系的研究较少.依据西宁市建成区所有公交线路上客、下客、车上乘客的调查数据,采用VISUM软件构建了基于等概率下客分布、距离概率下客分布的公交OD矩阵反推模型;然后在VISUM全市整体公交模型中,将各线路反推所得到的OD矩阵归并至交通小区,并通过模型分配得到的路段客流与线路调查得到的路段实际客流比较,检验公交OD反推方法的有效性.研究表明,等概率分布OD矩阵反推在西宁案例中的精度与可靠性较高.最后指出,乘客在各站的下客概率影响因素较多,把握并合理运用其规律是公交OD反推的关键.     

基于逆向重力模型的枢纽机场旅客吞吐量估计方法

为了利用航空OD客流数据精确估计机场旅客吞吐量,描述了全连通线性航线网络和枢纽辐射航线网络,根据枢纽机场之间的OD客流矩阵,建立了逆向重力模型标准代数算法和基于哈密顿图原理的简化代数算法,分析了在不同距离修正指数下,算法的拟合与估计精度。分析结果表明:简化代数算法与模型标准代数算法最优吞吐量回归直线的可决系数都为0.84,斜率分别为0.91和0.87,比较接近。可见算法的拟合效果优良,估计精度高,且简化代数算法需要的数据少,尤其适合大规模OD矩阵分析。     

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公共交通线路调整影响分析是一个定量与定性相结合、经验与理论相结合、创新与反馈相结合的复杂过程，是一个要涉及协调多方面利益和目标的寻优过程。本文基于四阶段交通模型理论，使用O-D反推技术和随机用户均衡配流模型，设计了公共交通线路调整影响分析流程，达到更实际、更合理的交通分配结果。以8图层架构为基础，提出了系统总体架构，最后使用TransCAD实现系统。通过某市实际的公交路网的模拟计算，得到了合理的结果，证明了系统具有较好的应用价值。     

从路段流量估计OD交通量的新算法

首先给出了一种增广的用户平衡配流问题的优化模型及求解算法,然后提出了一个从 路段流量估计OD交通量的双层规划棋型及求解算法.由于新方法再生迭代无需计算和存贮路 径流量,只需用到路段流量,因此可以适用于大型城市交通网的OD需求估计向题.     

交通应急管理系统发展综述

交通应急管理系统是交通安全、可靠运营的保障,是交通发展战略规划中的重要研究内容。本文阐述了交通应急管理系统的组成子系统和工作流程,并在回顾国内外应急管理系统现有相关研究文献的基础上,总结了国内外交通应急管理现状的研究现状,分析了我国交通应急管理研究和应用存在的问题,探讨了交通应急管理方面国内外的发展趋势和研究热点。     

城市交通控制中的数据采集研究综述

过去几十年来，城市交通控制技术为适应不断增长的交通需求和日益复杂的管理目标有了长足发展. 作为城市交通控制策略制定和控制算法设计的基础，交通数据决定了城市交通控制的适用性、可靠性和先进性. 数据采集技术的发展为城市交通控制能力的提升带来了机遇和挑战. 本文回顾交通控制系统中数据采集与参数估计的基本方法，分析评述检测数据方法从固定式无标识数据、移动式检测数据到固定式有标识数据的演变，指出它们给交通参数估计带来的变革. 结合20 世纪末出现的移动式检测技术，分析评述了对应的两种交通参数估计方法，即基于概率论的方法和基于交通流激波理论的方法给交通控制带来的影响. 针对近年来出现的固定式有标识检测数据，分析其对城市交通需求估计及交通控制策略参数估计研究带来的新任务. 最后，分析指出我国未来交通控制研究的三个方向：一是城市交通控制系统的信息范围已扩展到区域和路网层级，二是交通参数估计研究的重点随着数据采集方式的演变已转向提高参数估计的实时性与精度等领域，三是交通参数研究理论与实践存在差异，如何结合我国城市交通系统运行中检测环境差异导致数据误差率的变化，交通流到达规律的变化，道路上不同种类交通流间的交叉干扰等实际应用因素，使方法与模型能有效地指导我国复杂的交通控制实践是重要方向.     

自动驾驶对交通运输系统规划的影响综述

车辆是交通运输系统的重要组成部分,伴随着自动驾驶技术的发展与应用,交通运输系统 将发生深刻变革。本文聚焦于自动驾驶技术对交通运输系统规划的影响,综述自动驾驶特点下 交通数据采集与管理手段、土地利用、停车需求、交通供需、交通需求预测、交通网络布局等方面 发生的新变化。在此基础上,从规划的角度出发,实现对自动驾驶环境下交通运输系统的再认 知,总结自动驾驶环境下交通需求预测、城市交通网络布局等新的交通规划方法与技术。通过对 交通运输系统的再认知发现：在自动驾驶环境下,交通数据具有细粒度、高鲜度的新特点;土地利 用模式将发生改变,城市将呈扩张和去工业化趋势,停车需求减小;交通系统供给能力和可靠性 提高,出行需求的时空分布将更为分散。交通系统规划方法的变化体现在交通需求预测和交通 网络布局两个层面：交通需求预测框架从“四步”框架转变为模型组合化和出行行为一体化的预 测框架,同时,需求预测的各阶段需引入对自动驾驶特征及其系统性影响的分析;交通网络布局 设计采用连续时域上的布局设计框架,有望解决传统交通网络布局设计的时滞性问题,可适应并 服务于动态变化的土地利用及交通需求。本研究认为,未来需重点研究自动驾驶对交通安全、交 通拥堵、公共交通规划、慢行交通规划等方面的影响。此外,解决自动驾驶实测数据缺乏的困境、 解析异构交通阶段交通系统的运作机理、应对交通需求反弹引起的供不应求、评估难以衡量的外 部成本等问题将是未来研究的难点。     

基于需求的城市快速线形路段入口匝道协调控制研究

针对城市快速线形路段特点,必须对入口匝道进行控制才能解决交通拥堵问题.基于需求的定义,把匝道入口处的车辆分为3个等级.采用基于交通需求的起始-到达模型,让具有城市快速路优先使用权的车辆驶入,达到保证优先级别高的车辆先行,使城市快速路运行在最优状态.计算了一段包括4个出入口的4车道城市快速线形路段在某一天08:30～10:00时间段的入口匝道调节率和相对路段的交通量,同时得到等级较低的车辆需要绕行的数量.     

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随着中国机动化进程的加快，高速公路运输系统日益复杂化，建立可靠的国家和地方交通监控系统已成为必须。回顾北美发达国家的经验对于高速公路的管理和设计部门设计和实施有效的交通监控系统是有益的。在联邦高速公路管理局（FHWA），美国州公路和运输官员协会（AASHTO）以及美国材料与试验协会（ASTM）的指导方针下，北美高速公路部门开发了一套“标准的”交通监控系统。基于对系统精确性，可靠性和成本的有效性的分析，所采用的做法能得到相当的及可比较的交通统计数据，这些数据为高速公路的各种决策的制定提供依据和支持。本文首先介绍北美高速公路机构的经验，包括目前的做法以及相关的指导方针，然后总结和评述了一些指导交通数据程序建立与运行的原则。同时，本文也指出和讨论了交通监控存和标准在的问题，并对其进行了相关研究。通过回顾一些经验，指导方针和原则，有助于中国建立有效的基于标准的通用交通监控系统。     

车路协同环境下交通业务服务系统设计与开发

为解决车路协同个性化服务和交通管理应用需求的冲突问题，对现有应用进行了总结，基于应用集成设计了车路协同环境下的交通业务服务系统。综合考虑国标、国内外研究组织提出的应用以及国内实际落地的应用，并分析了上述应用的发展方向，共整合总结得到14个依托实际交通场景的交通业务，作为系统目标。针对现有主体产品集中于路侧单元和车载单元两类核心设备的现状，运用结构化的系统分析和设计方法进行了功能模块和逻辑框架的设计，统一考虑了各类交通设施的实体特性和通信特性，设计了服务系统的物理架构和数据流内容，实现了对所提出的14项交通业务的兼容。开发了示范系统并实现了样例功能，系统表现出良好的适应性和可移植性。     

Establishing and Managing Jurisdiction-wide Traffic Monitoring Systems: North American Experiences

With the rapid motorization process in China, an increasingly complicated highway transportation system has been developed. Reliable national and provincial traffic monitoring systems are becoming necessary. A review of experiences from developed countries in North America can be helpful for highway administrations and agencies to design and implement effective and efficient traffic monitoring systems. Highway agencies in North America have over time developed “standard” traffic monitoring systems based on guidelines from the Federal Highway Administration (FHWA), the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), and the American Society for Testing and Materials (ASTM). The common practices are adopted based on the analysis of system accuracy, reliability, and cost-effectiveness. The common practices can produce equivalent and comparable traffic summary statistics, which are able to support sensible decision-makings of all aspects of highway transportation. The experiences of highway agencies, current practices, and related guidelines in North America are therefore presented at first. The principles for guiding development and operation of traffic data programs are then summarized and reviewed. The existing problems and active research for traffic monitoring practices and standards are also identified and discussed. It is believed that the reviewed experiences, guidelines, and principles will be helpful for China to establish effective and common-practice based “standard” traffic monitoring systems.     

大规模铁路运量分布研究

探讨了大规模铁路运量分布研究中的几个问题：分布模型的选择、数据的预处理及在对某些品类货物预测时稀疏矩阵的赋值等。分析及实际计算表明，改进后的增长系数模型和物理类比模型较适合于大规模铁路区域ＯＤ流分布预测；对预测运量数据进行数值分解和迭加，可以较好地处理计划性数据，从而提高预测精度；预先对大规模稀疏ＯＤ矩阵零元素赋微量值，从计算的角度看可行，但是也掩盖了局域网络的实际不平衡。