动态交通系统最优控制的路径选择模型

在分析各种影响动态交通系统最优控制约束的基础上,依据相关原理,采用数学建模的方法建立了态交通系统最优控制模型,最后给出该模型的主要算法.智能交通运输系统的核心部分为动态交通流分配模型与算法,其基础则为动态交通系统最优控制模型,因此建立用于诱导路径选择的动态交通系统最优控制模型将有助于改善城市日益恶化的交通环境,提升人们的生活质量,同时也为城市规划与管理以及各种交通政策的制定提供理论依据.     

系统最优的动态交通网络流分配模型的研究

智能交通系统是一个复杂的大系统。交通网络配流是智能交通系统的一个关键问题,其中对交通网络配流模型的建立和算法的设计是非常重要的。通过建立系统最优的动态交通网络流分配的最优控制模型,并经过一系列的积分变换转化为一种简单而特殊的非线性规划问题。文中只是局限于对最优控制模型进行化简,目的是为了进一步研究已简化模型的有关性质和算法的设计。     

基于计算机模拟的动态交通分配模型的分布式并行算法

动态交通分配是智能交通系统中重要的核心理论模型。计算机模拟是求解动态交通分配问题的一种有效方法。本文给出了一种基于计算机模拟的动态交通分配模型的分布式并行算法，以求动态交通分配模型能够在智能交通系统的实时调度和运营方面得到应用。并且，基于面向对象的设计技术，本文给出了该算法的实现框架和流程。提出的模型可以作为先进的交通管理系统和先进的出行者信息系统的核心理论模型。     

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城市道路交通系统是一个同时具有离散和连续动态,并包含大量随机不确定因素的动态系统,具有动态、并发及同步等特征.在目前交通状况日益复杂的情况下,其动态及随机不确定特性愈加明显.对城市道路交通系统进行建模分析,是深入了解交通状况、进行交通诱导及控制的关键.本文在基本Petri网的基础上,将广义随机Petri网(GSPN)与交通流概念相结合,建立了符合交通流概念的动态流随机Petri网(FSPN)模型.该模型可以很好地描述城市道路交通流的动态及随机特性,并能对城市道路交通系统中的某些随机现象作出很好的解析描述.文中针对四相位十字交叉口给出了动态流随机Petri网建模实例;活性分析表明,该模型能有效避免系统并发性带来的死锁现象.最后仿真运行分析和性能分析进一步证明了动态流随机Petri网的有效性.     

基于动态模糊控制和模糊决策的交通分配方法

为提高整个路网的运行效率,建立了一个非线性规划模型,进一步得出相应的非线性模糊规划模型,根据相邻交叉口交通流大小和方向的不同,通过动态模糊控制手段,采用弹性信号周期和最大隶属度原则,合理地动态分配交叉口信号相位。驾驶人通过对路径察觉,获得最小察觉阻抗路径,并与智能交通系统提供的各路径阻抗进行对比,选择最大满意度的路径。分析结果表明:动态模糊控制和模糊决策法与最短路径法的交通流分配结果基本一致,模糊最优控制使得信号交叉口的控制效用提高50%以上,且动态模糊控制和模糊决策法更能反映人的行为,是一种有效的交通控制方法。     

可持续发展的综合交通运输系统构成模型研究

在确立各种运输方式可持续发展评价指标体系的基础上,设计出信息熵法与灰色关联度评价法相结合的组合评价模型,运用该模型对各种运输方式的可持续发展能力进行评价,并据此建立可持续发展的综合交通系统构成模型,为创建可持续发展的综合交通运输提供定量化的指导方案,实现交通与环境、能源、社会、经济的和谐发展.     

动态交通路网中有效路径的确定方法

动态路径搜索是动态交通分配与动态车辆路径导行系统的关键技术，是建立智能交通系统的基础之一。本文给出了动态有效路径的明确定义，并将深度优先搜索的树搜索算法、寻路定向性、层次空间推理策略以及A^＋算法中的定向估价函数相结合，提出了动态有效路径的一种有效算法。在新算法中通过对交叉口延误的特殊处理，使得城市交通路网中的分向交叉口延误得以充分体现，并有利于将交通导行系统与交通控制系统相融合．文中同时对动态有效路径搜索在动态车辆路径导行和动态交通分配的应用作了初步分析。     

多智能体技术在交通系统协调控制中的应用

多智能体在交通控制系统中的应用逐渐成为交通控制领域的一个研究热点．应用多智能体技术,建立交通系统控制模型逐步得到交通工程相关研究者的重视．在分析交通系统协调控制模型和多智能体技术在交通系统协调控制中的应用现状的基础上,提出了建立基于多智能体技术的交通系统协调控制模型应注意的问题和发展趋势,以期能为相关研究提供一种新的思路．     

综合交通系统“多网合一”交通分析模型与算法

为解决综合交通体系中不同交通方式各自为政、条块分割的问题，研究了综合交通体系融合发展中缺乏一体化交通分析技术的瓶颈，提出了以交通枢纽为关键，覆盖铁路、公路、水运、航空、管道以及城市道路的“多网合一”的物理网络与虚拟网络拓扑结构模型; 构建了服务各交通运输方式、结果量化可比的交通阻抗函数模型与优势运输距离模型; 研发了异质交通网络环境下的一体化交通分配模型与算法，提出了综合交通系统客运组合出行与货运多式联运的交通量分析方法，形成了服务于综合交通系统一体化融合发展的交通分析模型与技术体系; 通过完全自主的“交运之星——TranStar”综合交通版交通仿真分析软件，搭建了综合交通系统虚拟仿真平台，实现了对大规模综合交通网络规划建设与运行管理的快速响应，并验证了分析模型与算法的可行性。研究结果表明:相比传统分析方法，提出的交通分析模型与算法可满足“多网合一”条件下综合交通系统的各类分析需求; 利用提出的交通分析模型与算法对综合交通网络的交通流量进行分析，相对误差不超过3%，平均误差不超过2%，分析结果精度高，满足工程实践要求。      

基于ACP方法的城市轨道交通平行系统体系研究

针对目前城市轨道交通中亟待解决的安全、高效、可靠运行等关键问题,运用复杂系统研究中的人工交通系统、计算实验和平行执行（ACP）方法,提出了基于ACP方法的城市轨道人工交通平行系统体系研究. 通过对传统仿真软件的分析,指出了建立动态、整体、真实的城市轨道人工交通系统研究体系的必要性;详细描述了城市轨道人工交通系统的构建方法和计算实验流程方案;最后,通过平行执行对各种方案进行综合评估,制定合理的管理方案;形成一套自下而上的城市轨道交通平行控制和管理方法. 城市轨道交通平行系统体系的研究,对综合交通体系的发展必将产生深远的影响.     

OV 模型交通流阻尼特性研究

对交通流跟驰模型施以拉氏变换（或z 变换）,转换为控制系统传递函数形式, 进而通过分析传递函数来探讨交通流系统稳定性及控制方法,这是交通流稳定性理论研 究重要方向之一.为进一步挖掘分析稳定交通流系统在稳定状态下动态特性,基于最优速 度跟驰模型,以控制理论时域分析方法,研究了交通流系统在欠阻尼和过阻尼两种情况 下阶跃响应动态特性,并以仿真算例验证了理论正确性.过阻尼较欠阻尼交通流系统稳定 性好,但调节时间更长,若将交通事件抽象为阶跃响应,通过分析交通流系统调节时间、 超调量等参数,可为计算交通事件持续时间作参考,进而制定合理有效的交通管理措施.     

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根据时变的OD预测信息,基于分层递阶的思想,建立了一个新颖的高速公路优化控制系统。控制结构分为三层：网络负荷分配层对长时期内总的交通需求进行预测,提前确定将来排队长度的上界;全局最优控制层预测未来的交通状态,为路网中的各个匝道建立协调约束;局部反馈控制层根据实测的交通条件及全局最优控制层的寻优结果决定匝道调节率。仿真结果表明,控制系统具有良好的动态性能,协调了各个匝道之间的利益,实现了高速路网整体性能的优化。     

Design and Simulation of an Optimal Control System on Freeway Based OD Prediction Information

According to the information of real-time Origin-Destination (OD) prediction, based on the hierarchy idea, a novel hierarchical optimal control system of a freeway is proposed. There are three control layers in this control architecture: The network load assignment layer predicts, in advance, the total traffic demands for a long time, and makes the upper bound of the future queue length. The area-wide optimal control layer predicts the future traffic state and builds harmonious restrictions for each ramp. The local feedback control layer adjusts the model parameters according to the real-time traffic conditions, and the results are optimized by the area-wide optimal control layer. The simulation results show that the control system has a good dynamic performance. It harmonizes the benefits of every ramp and optimizes the whole performance of the freeway network.     

考虑交通事件影响的动态交通信号控制策略

采用数值仿真方法评价了固定式信号控制、延误最小自适应信号控制与通行能力最大自适应控制3种典型信号控制策略下的路网动态运行效率; 采用双排队模型构建了动态交通流仿真平台, 提出了交叉口流量传输优化模型, 分析了双排队模型中交叉口内交通流运行的状态; 假定用户依据瞬时用户最优原则选择路径, 提出了考虑信号控制惩罚时间的瞬时用户最优约束; 以系统总行程时间、有无交通事件影响的行程时间为评价指标, 研究了低、中、高3级不同交通需求下的信号控制效果。试验结果表明: 在低、中级交通需求下延误最小自适应控制策略的系统总行程时间最小, 比通行能力最大自适应控制在无交通事件影响下总行程时间分别降低0.45%和0.18%, 在有交通事件影响下总行程时间分别降低5.95%和2.52%;在高级交通需求下, 通行能力最大自适应控制总行程时间最小, 对比延误最小自适应控制, 在有、无交通事件影响下系统总行程时间分别降低5.46%、5.31%;对比有无交通事件影响下系统总行程时间变化幅度, 固定式信号控制在不同交通需求下均表现出最高的稳定性; 在低、中级交通需求下, 延误最小自适应控制策略较通行能力最大自适应信号控制策略更稳定, 在高级交通需求下, 两者的稳定性无显著差异。可见, 当交通需求较大时, 应提升交叉口通行能力, 当交通需求较小时, 应降低车辆延误。      

基于GIS-T的交通信息发布系统设计

基于GIS-T和MTD技术的智能城市交通信息发布系统的原理和运行机制,是将交通信息采集发布、交通流评估模型、交通流预测模型和WebGIS有机地结合在一起,构成一整套完善的城市智能交通信息发布系统,实现交通信息的直观、实时发布,辅助出行者进行出行最优路径选择和出行时间预估,从而达到交通流动态调控的目的。     

遗传算法在城市单交叉路口信号动态控制中的研究及应用

提出一种实时遗传算法优化配时控制方法,对单交叉路口多相位交通流建立一种实时动态模型,根据不同时刻的不同车流量,选择最优相位配时和相位顺序,通过对本周期及前一周期的车流量进行实时测量,采用线性预估方法,对下一周期的车流量进行预估,以最大通行能力为路口模型控制性能指标,从而确定下一周期的相位配时方案。最后在原模型的基础上作为改进模型的例子融入了延误时间,得到了新的目标函数。采用C语言编程进行实时仿真试验,结果表明,算法实时性好,运行稳定。     

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突发事故及其所造成的非重复性拥堵会对城市交通系统正常运行有重大影响,其造成的拥堵传播会使得拥堵区域内的大量路段瘫痪.因此研究缓解突发事故下交通拥堵的策略具有十分重要的意义.本文研究突发事故下先进的交通信息系统策略设计问题.建立了ATIS策略设计的双层规划模型,上层目标从交通管理者的角度追求出行者的系统总阻抗与交通信息运营成本最小化,下层描述在ATIS作用下出行者的动态路径选择行为,并通过元胞传输模型仿真拥堵的传播与路段上车辆的走行.提出了基于遗传算法的求解方法.算例结果表明,优化的ATIS策略能够有效地缓解突发事故所导致的交通拥堵,提高交通网络的系统性能.     

动态交通控制—交通分配组合模型的求解算法研究

介绍了动态交通控制-交通分配组合模型(DTCA),在此基础上研究了动态交通控制-交通分配组合模型算法,即DTCA算法,并通过计算机编程根据所给算法思想求解了一个设有交通控制信号的简单网络,并通过对算例结果的相关数据分析,说明了动态交通控制-交通分配组合算法的合理性。     

基于遗传算法的城市单交叉路口信号动态控制

针对单交叉路口多相位交通流建立一种实时动态模型,并根据不同时刻的不同车流量, 选择最优相位配时和相位顺序.提出一种实时遗传算法优化配时控制方法,通过对本周期及前 一周期的车流量进行实时测量,采用线性预估方法,对下一周期的车流量进行预估,以最大通行能力为路口模型控制性能指标,从而确定下一周期的相位配时方案.采用MATLAB语言编程 进行实时仿真试验,结果表明,算法实时性好,运行稳定.