Fusion Framework of Urban Traffic Control and Route Guidance Based on CPS Theory

以避免交通拥堵和提高交通效率为目标,同时满足交通用户要求和交通系统交通流均衡要求,对城市交通控制与诱导融合框架进行研究.分析城市交通控制与诱导系统和信息物理融合系统(CPS)的特性及两者关联.探讨CPS理论应用于城市交通控制与诱导系统的各项技术要求.根据动态城市交通流诱导系统和城市交通信号控制系统的内容,针对两者相关性、冲突性与解决方法,考虑信息物理融合系统的人机系统特点,提出一种基于信息物理融合系统理论的城市交通控制与诱导融合框架.该框架包含计算部分、通讯部分、控制部分和物理世界部分,增强了城市交通流诱导系统和城市交通信号控制系统的融合度,侧重从技术层面分析两者深度融合的可行性,为智能交通系统中交通控制与诱导融合的实施提供理论依据.     

交通控制与诱导集成的关键问题评述

分析了交通控制和交通诱导的相互影响与相互作用。综述了交通控制系统和交通诱导系统集成的研究现状,重点对交通控制和交通诱导集成的6个关键问题进行了讨论分析。提出应用演化博弈论、有限理性和人工情感等研究探讨驾驶员对交通诱导信息的反应机理和先由交通诱导系统将交通流诱导到合适的路网上然后由交通控制系统来适应这些交通流的思想建立集成模型。提出应用人工交通系统与平行系统的思想来研究交通控制和交通诱导的集成实施问题,通过人工交通系统的"计算试验"对交通控制方案和诱导方案进行试验和评估,期望为交通控制和交通诱导二者的集成提供新的思路和方法。     

城市快速路交通流状态跃迁的实证分析

根据北京市二环路的实测数据分析了在高交通需求条件下的城市环路交通流特性,研究了交通流在临界密度附近的稳定性和车道间车流的同态性,即速度跃迁概率和车道间交通参数的偏差,结合三相位交通流理论中的同步流概念,将交通流状态划分为4个相位：自由流、高速同步流、低速同步流和堵塞,并通过实测数据分析了交通流在4种状态间的时间和空间演变规律。结果表明：分析得到的交通流状态和状态间时空变化规律,对交通流的短期预测、控制和诱导具有应用价值,同时也为分析交通拥堵机理、建立合理的交通流模型提供了理论基础。     

路网交通流动态分配模型分析

该文分析了交通流路网分配的概念及在交通控制与诱导中的作用,重点研讨了交通动态分配过程及分配模型,对于解决区域性交通适时控制与诱导问题,认为目前的动态交通分配的前提和结构均存在不可克服的障碍,建立智能交通系统(ITS)是最好的解决方法。     

基于改进支持向量机的交通流量预测算法研究

城市交通流具有复杂性、时变性和随机性,如何实时准确的预测交通流量是实现智能交通诱导及控制的前提.结合交通流的时间序列特性,提出基于改进支持向量机的交通流预测算法,该算法能够克服神经网络预测的不足,对支持向量机算法在嵌入维数、核函数和参数选择上进行了改进.实验仿真结果表明,该算法具有很好的预测精度和适用性.     

基于Lagrange支持向量回归机的短时交通流量预测模型的研究

在智能交通系统中,进行实时、准确的交通流预测是交通控制和交通流诱导的关键之一,直接影响交通控制和交通诱导的效果.基于支持向量机,提出了一种Lagrange支持向量回归机的交通流量短时预测模型,能够实现对交通流量的有效预测.仿真试验表明,Lagrange支持向量回归机具有良好的泛化性能、更快的迭代速度,预测结果优于改进的BP神经网络.     

基于视频检测技术的城市快速路交通状态分析研究

基于视频检测技术采集得到的北京城市快速路交通特征参数,对城市快速路交通状态进行分析研究.选择车辆行驶速度和速度方差作为城市快速路交通状态分析的决策变量,根据城市快速路交通流特征将交通状态分为自由流、谐动流、同步流和拥堵,利用模糊C均值聚类算法建立交通状态辨识算法,算法经验证表明其有效可行.     

基于改进GA-BP算法的节假日交通流量预测

为了预测和控制节假日道路交通流流量、制定正确的交通管控对策,基于改进的GA-BP人工智能算法,构建了节假日交通流量预测模型和预警模型,并结合实测数据验证了模型的可靠性、鲁棒性。该模型可为交通管理部门制定缓解交通拥堵措施、实施节假日交通广域诱导提供有效的技术支持。     

基于Multi-Agent的区域交通协调控制研究

提出了一种基于Multi-Agent的区域交通协调控制系统。系统针对路网中各交叉口交通流相互影响的特点，构造了一种基于分布权值函数的分布式Q学习算法，采用此算法实现了Multi-Agent的学习以及协调机制。通过各Agent间的协调控制来协调相邻交叉口处的控制信号，从而消除路网中的交通拥塞。最后利用微观交通仿真软件Paramics对控制算法进行了仿真研究，仿真结果表明了控制算法的有效性。     

基于批处理增量Lagrange支持向量回归机的短时交通流预测模型

实时、准确的交通流预测是智能交通控制和诱导的关键之一,针对实际中短时交通流数据批量增加的情况,为了提高预测模型准确性、缩短运行时间和模型更新问题,文章提出了一种基于批处理增量学习Lagrange支持向量回归机的短时交通流预测模型。仿真实验表明,与传统的支持向量回归机增量学习算法相比,提高了模型的预测精度,缩短了训练时间。     

交通流预测控制的机制与方法

应用预测控制的机理,提出基于可校正交通流预测模型和两级遗传算法以实现交通分配和交通控制相结合的交通流系统计算机控制方法。基于伪给定、预测模型、滚动优化和反馈调节的交通流预测控制系统能够实现有性能保障的交通流系统控制,为交通拥堵预防和拥堵恢复畅通提供全局性的分析和决策支持。该系统通过综合集成应用现代信息处理技术、优化技术、专家系统、交通流及交通控制理论,为交通分配和交通控制的结合提供了工程实现途径。     

交通流实时预测的混沌时间序列模型

针对城市交通流普遍存在的混沌特性,介绍了一种改进的加权一阶局域预测模型,并将其应用于交通流实时预测中。为了进一步提高算法的精度与速度,对最优邻域的点数进行动态选择,通过改进,使之成为一种鲁棒性强、预测精度高的实时预测算法,并能有效地用于短时交通流的预测问题中。仿真结果表明:该算法完全满足实时交通流预测的需要,为交通信号智能控制和交通流诱导奠定了坚实的基础。     

基于投影寻踪回归模型的短时交通量预测研究

准确有效地预测短时交通量是实施交通诱导及控制的前提与关键。投影寻踪方法能从不符合正态分布的或没有多少先验信息的数据本身中找出其结构或特征,并能在线性投影中解决非线性结构的问题。文中将投影寻踪回归算法理论应用于短时交通量预测领域,采用正交Hermite多项式拟合岭函数,并用C＋＋语言设计出相应模型的实现算法,对短时交通量实施滚动预测。利用某快速路实际观测数据进行预测实验,实验结果证实该方法具有可行性、可靠性,有一定的实用价值。     

空中交通流线性二次型最优控制

针对空中交通流量需求的日益增长,通过对交通流LWR理论进行改进与元胞模型理论相结合,建立改进的一维元胞传输模型.采用离散控制系统线性二次型最优控制理论对模型进行了分析研究,实现对特定区域内流量进行预测.利用Matlab对系统进行了仿真,对不同流动比例系数下得到的控制序列和反馈增益进行比较,通过采样数据的比较,得出的结果显示,空域单元的飞行流量得到改善.     

基于CA方法的交通流数值模拟及信号灯感应控制策略研究

采用细胞自动机方法(Cellular Automata:CA)模拟含4个路口的城市道路交通流状态,并通过离散方程描述车辆的运动过程.研究了信号灯控制策略(同步定时控制及感应控制)对交通流状态的影响.数值模拟结果表明,信号灯对交通流的影响与道路中车辆密度有关,同时,感应控制参数的选取存在一合理的取值范围,可优化交通流通行...     

高速公路交通流信息时序分析

在高速公路的营运过程中，新技术的不断推广与应用，特别是智能交通系统（ITS）的普遍应用与系统结合，使得交通信息系统越来越庞杂，交通状态更加难以把握，信息处理面临新的挑战。就高速公路的营运过程中如何判别交通状态，何时出现拥堵问题，运用时序分析法从理论上给予分析研究，给出高速公路交通流信息系统处理的理论研究应用方向。     

高速公路交通流混沌特性研究

提出了一种基于Zuo Binwu矩阵算法的判别交通流混沌的最大Lyapunov指数改进算法，并用这种改进算法和功率谱法研究了高速公路实测交通流的混沌问题。绘制了高速公路交通流实测的时间序列的功率谱曲线。通过分析这种车头间距的功率谱曲线，可以明显地观察到交通流频谱出现了噪声和宽峰的变化。应用最大Lyapunov指数改进算法计算这些时间序列的最大Lyapunov指数，用它判定实测交通流是否存在混沌现象。结果表明高速公路实测交通流中存在混沌现象。最后对结果作了分析．得出了对于研究与应用交通流有益的结论。     

交通流时空描述模型

为了描述车辆排队的演化规律并揭示交通多米诺效应的形成机理,基于图论和矩阵论,从实际问题的需求出发,建立一套描述交通流时空特性的模型体系。首先,分别建立信号配时描述函数、道路特性描述函数和交通流特性描述函数;然后,提出交通流与时间的关联函数和交通流与空间的关联函数;最后,以一个平面十字交叉口为例,给出分支向量、车道向量、车道属性向量、交通流存在性矩阵、流量矩阵、交通流冲突矩阵、信号相位矩阵、交通流-相位关联矩阵和交通流-车道关联矩阵。结果表明:本文所述模型能为研究车辆排队的网络效应提供有力工具。     

基于跟驰模型的交通流混沌转化影响因素的仿真研究

为分析交通流混沌转化机理，利用Matlab软件编制皮埃莱（Bierley）模型来产生仿真交通流时间序列。在一定参数组合情况下，仿真研究了交通流车队中前后车辆的车头间距变化过程。通过分析这种车头间距的变化曲线，可以明显地观察到交通流混沌运动和有序运动之间的转化过程；在此基础上，通过考虑模型参数和仿真参数变化的大量仿真试验，应用最大Lyapunov指数改进算法对仿真交通流混沌转化的影响因素进行了理论分析。该研究结果有助于进一步理解、解释诸多交通流混沌转化现象，并为短时交通流预测和智能交通控制提供理论依据。