城市道路交通检测器优化配置方法研究

为了获得全路网的实时动态交通流量信息,需要选择合适路段来配置交通检测器,并由安装检测器的路口来预测未安装检测器路口的交通量.文中根据城市路网中路段交通流量的相关性,运用基于数据融合的统计分析技术--聚类分析方法和逐步回归方法,对城市道路交通检测器优化配置的方法进行了研究.实例分析证实,这为检测器空间优化配置提供了一种简单可行的方法,并为交通数据采集的科学性、实用性提供了保证.     

城市主干道检测器分布与交通流量预测研究

本利用城市路网中路段交通流量的相关性，运用统计分析技术对城市主干道检测器空间分布问题进行了研究，提出了在城市主干道安装检测器的依据，并应用长春市路网的实施数据对归类后的路段流量进行预测和结果检验。此研究成果有效地解决了检测器空间分布优化与运用有检测器路段交通流量预测无检测器路段闪通流量的问题，为路段的宏观管理和实现交通诱导奠定了基础，在满足预测需要的同时，降低城市交通系统的建设，运营，管理和控制的总成本。     

基于路段检测器布局的短期交通流预测模型

通过分析路段上各点以及交叉口之间交通流的内在联系,利用连续性和相关性原理,建立基于检测器布局的短期交通流预测模型.探讨了检测器布局的一般方法,阐述了布局位置对交通流预测结果的影响.根据路段上游、下游2点的检测器数据可建双点预测模型,能用于隧道、桥梁等特殊路段的短期交通流预测.根据路网上多个检测点的数据,可建立多点预测模型,各检测点的权重用F-AHP法确定,模型系数矩阵用最小二乘法标定.以重庆市某路段的交通量预测为例,分别用双点预测法和多点预测法进行了预测,并对预测效果进行了分析和比较.     

基于生成式对抗网络的路网交通流数据补全方法

交通信息的完整性直接影响着城市交通管理的效率.针对城市道路交通中因路段检测器覆盖不全或设备损坏等造成的流量检测数据缺失问题,本文提出基于生成式对抗网络 (Generative Adversarial Network,GAN)算法的交通流量数据补全方法.首先,以路段实际流量为基础,进行图像化处理生成路网二维信息图;其次,计算考虑时空信息补偿的路网关联矩阵,利用GAN算法分析并实现路网二维信息图缺失部分的补全,进而得到路段交通流量的完整数据;最后,利用实际数据,对比分析了本文方法与相空间重构的卡尔曼滤波方法对缺失数据的补全情况.实例分析结果验证了本文方法的可行性和有效性.     

交通信号控制参数的仿真优化方法研究

为优化区域交通网络中各信号控制器的配时方案,利用递推最小二乘算法(RLS)和同时扰动随机近似(SPSA)算法,由检测器流量估计DynaCHINA动态网络交通仿真与分析系统的动态OD矩阵,输入并标定各路段的速度-密度模型参数和饱和流量,获得网络状态的准确估计,包括各路段的速度、密度、流量、队列长度等;在此基础上,利用SPSA算法优化各信号控制器配时参数,包括各信号控制器的周期、相位差和绿信比,使得网络中车辆的平均旅行延误、队列长度、或交叉口通过量等指标最优. 针对实际路网的测试表明,本文的参数标定方法可以获得准确的检测器流量估计,结果明显优于Ashok K的动态OD矩阵与检测器流量估计方法;与现有的基于Synchro信号配时优化软件获得的结果相比较,该方法可较大幅度缩短车辆在路网中的平均旅行延误,并可推广应用于更复杂的区域路网的信号控制参数优化等场合.     

基于关键路段流量限制的动态交通分配研究

针对高峰期路网各路段流量分布的不均匀性以及出行时间延误大的现象,将关键路段引入到动态交通流量的分配中,考虑关键路段对路网上流量分布的影响,在进行动态交通配流的过程中对关键路段上的流量进行控制。本文以系统总出行时间最小为目标,建立基于关键路段流量限制的动态交通分配模型,根据高峰时段路网上流量的特性与不同路段的不同特性,将关键路段的流量限制在合理的范围内,把超出其容量的流量合理转移到其他路段上,进行流量的协同分配,保证路网的正常运行,提高路网效率,从而缓解高峰期拥堵现象。最后设计了相应的遗传算法对模型进行求解,得到了各路段上流量的合理分布。     

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为优化区域交通网络中各信号控制器的配时方案,利用递推最小二乘算法(RLS)和同时扰动随机近似(SPSA)算法,由检测器流量估计DynaCHINA动态网络交通仿真与分析系统的动态OD矩阵,输入并标定各路段的速度-密度模型参数和饱和流量,获得网络状态的准确估计,包括各路段的速度、密度、流量、队列长度等;在此基础上,利用SPSA算法优化各信号控制器配时参数,包括各信号控制器的周期、相位差和绿信比,使得网络中车辆的平均旅行延误、队列长度、或交叉口通过量等指标最优. 针对实际路网的测试表明,本文的参数标定方法可以获得准确的检测器流量估计,结果明显优于Ashok K的动态OD矩阵与检测器流量估计方法;与现有的基于Synchro信号配时优化软件获得的结果相比较,该方法可较大幅度缩短车辆在路网中的平均旅行延误,并可推广应用于更复杂的区域路网的信号控制参数优化等场合.     

基于蚁群算法的动态路径选择优化方法

为了确保城市路网交通流平稳运行和各路段交通流量合理分配,提出了一种基 于伪随机状态转移规则的动态路径选择优化方法.该方法首先计算路段上流量和路阻,利 用伪随机状态转移规则和路径、路段信息素更新规则,模拟了出行者在路网节点的择路 行为,实现了路径选择过程中静态先验知识、动态交通状态及路径选择随机性的综合.算 例结果表明,该方法能够体现不同 OD 需求下路径选择的叠加效果和时延效果,相对于 平衡分配法可获得更好的路网交通均衡性,对于时变路况环境下的路径诱导系统也具有 一定的应用价值.     

高速公路网络最小检测器布设新方法

对节点和路段进行定义，探索节点数目与路段数目之间的数量关系。根据流量守恒原则，建立了一个包含 n +1个方程、3n -m 个变量的齐次线性方程组。通过对方程组的系数矩阵进行初等行变换，直到找到一个最大无关向量组。将无关组向量对应的变量命名为基变量，其余变量命名为非基变量，所得到的基变量总可用非基变量表示。因变量与路段一一对应，只要在非基变量所对应的路段布设检测器，就可确定整个网络中所有路段的流量。对最小检测器布设数目的存在性和唯一性进行了证明，给出了任意网络检测器布设率的通用公式。应用该方法，设计了贵阳市区部分高速公路网络的最小检测器布设方案。     

基于基尼系数的高速公路网流量不均衡性研究

要:受路网结构及沿线经济发展水平等影响,高速公路呈现出流量分布的不均衡性,本研究提出利用基尼系数量化路网流量分布不均衡性,这对全面掌控交通流量分布规律和提高路网的运营效率具有重要意义.首先,本文构建多车型下的高速公路网交通流量分配模型,以计算路径选择概率和断面交通量;其次,综合考虑路网拓扑结构、出行路径选择行为和交通流量等,建立考虑流量分布的高速公路网络特性模型,以反映节点或路段在路网中的重要性;再次,采用基尼系数评估高速公路网流量分布不均衡性;最后,结合山东省区域高速公路网和收费数据进行实例分析.结果表明,采用基尼系数分析高速公路网流量分布不均衡性的方法灵活,能够量化不同空间维度的流量分布不均衡性.     

基于两阶段行程时间的交通流分配理论

针对目前静态交通流分配理论难以处理网络流量演化的问题,给出了基于交通流 反λ 基本图的流量分配新模型.通过不断求解新模型更新路段交通状态,明确了利用静态交通 流分配模型分析网络交通流演变的具体方法.假设网络路段均处于自由流状态,通过求解得到 平衡路段流量,判断是否达到临界流量.将路段流量达到临界流量的路段设定为拥挤状态,重 新求解平衡流量,判断是否仍存在达到临界流量的路段.依据上述思路,直到新的模型无解或 无新的路段达到临界流量.本文通过定义网络不同级别的拥挤瓶颈,完成对网络流量演化的分 析描述.算例验证了新模型与方法的可行性.新理论提供了分析网络交通状态演变的新思路, 拓展了静态交通流分配理论.     

一种新的多重边复杂公交网络模型

在现有公交网络模型的基础上,建立了一种新的多重边公交线路网络模型.这种 公交线路网络模型以公交线路为节点,公交线路间的若干个相同停靠站点为连边.同时根 据网络拆分的思想,对具有相同站点的三条不同的公交线路,通过引入时滞,将四重边公 交线路网络拆分为四个性质不同的子网络,进而以 Chen 系统为网络的节点,研究了四重 边复杂公交网络的全局同步.改变公交车辆之间的控制强度和相同的站点个数,分析了公 交车辆的人为调度和线路优化对公交线路网络平衡的影响. 最后通过 Matlab 进行数值仿 真,为城市公交网络的合理调度提供理论依据.     

基于转向的Logit交通分配算法

为避免交通分配中传统的网络扩展法在处理转向延误时的缺陷,通过分析网络基本要素节点、路段和转向之间的拓扑关系,借鉴Dial算法的基本框架,设计了一个基于转向的Logit交通分配算法。该算法以源点至路段的含转向延误的最短路径长度为依据处理各条路段,正向计算转向权重,反向分配路段流量和转向流量。算法计算结果与Logit路径流量和Dial算法数据相一致,该算法可直接求解既满足Logit路径选择概率又考虑转向延误对交通分配影响的路段流量和转向流量模式,而且Dial算法是其在转向延误为零时的一个特例。     

基于改进GN算法的路网脆弱性诊断模型

分析了路网脆弱性的含义.根据道路网络的特点,改进了复杂网络理论中的社团划分算法———GN算法,提出了基于GN算法的路网脆弱性诊断模型.以路段介数值作为评判路段重要性的依据,在已知路网基本结构条件和交通需求分布的条件下,对路网中脆弱路段的空间分布和脆弱路段的失效顺序进行了识别.实例分析了基于GN算法识别路网脆弱性的诊断效果和模型的实用性.     

城市路网交通状态分析方法研究

城市路网交通状态分析是智能交通系统中具有理论和实际应用双重性的基础问题,是涉及多尺度、多变量、高度随机和时变的复杂系统分析问题。其难点在于如何建立交通路网模型、如何定义交通状态变量和如何分析路网交通状态。本文对这些问题进行了研究,从中观角度把交通路口参数归入到路段参数,从路段的角度再定义新的路段交通状态系数,并建立用于交通状态分析的路网交通模型。提出了基于可达矩阵的路口分层方法,使用该方法能够得出在不同路段拥挤程度之下的路口层次,得出路口可达性、路段连通性以及整体路网交通状态的判别结果,可以找出路网中关键路口、关键路段,可以得到交通状态的演变方式, 进而为研究交通拥堵形成机理奠定基础。这种分析方法可以直接应用于交通状态分析中,对交通诱导、旅行信息发布也有重要价值。     

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无线传感网是采集实时交通信息的重要工具.因其节点能量有限,必须设计高能效的分簇路由算法以延长网络周期.本文通过建立一种智能交通中无线传感器网络的应用模型,根据其特点和要求分析LEACH协议的优缺点并提出一种能量负载均衡的分簇算法.该算法对LEACH协议当中的簇首机制进行改进,综合考虑候选节点的剩余能量和簇首节点的分布位置;建立簇间多跳路由机制以避免单跳通信的大能量消耗;创造一种簇重构方法,避免过于频繁的簇重构引起的不必要能量消耗.仿真结果表明,能量均衡算法可有效平衡节点能量消耗分布,延长网络生命周期,可很好的应用于基于WSN的ITS当中.     

基于二维平面空间的连续型交通分析模型

在分析平衡配流模型交通系统假设的基础上,讨论了连续型交通分析模型的建模方法,分析了其主要特点、发展过程,并给出了单一吸引点模型的基本数学模型公式.作为区域交通分析中较为新颖的建模方法,连续型交通分析模型将区域交通系统抽象为平面二维空间体系,并假设属性函数可以用光滑的连续函数来表示.应用研究表明连续型交通分析模型在大范围、全局性的交通规划、控制管理以及物流分析中有着良好的前景.     

基于复杂网络的城市公交网络分析

复杂网络作为研究大型真实网络的一种新型工具,特别是小世界网络和无标度网络的提出,为分析城市交通网络结构以及缓解现存的交通问题提出了一些新的理论和方法.以兰州市公交为例,运用图论和改进的L空间法构建了公交站点网络,并对网络的静态几何量进行了统计,以此为依据分析了兰州市公交站点网络的拓扑结构、度分布以及集聚性,结果表明兰州市公交网络具有无标度特性,同时由于聚类系数不大,使得网络的社团化程度不是很高.