区域交通状态时空判别及基于CTM拥堵演变分析方法的研究

论文摘要

城市交通系统是一个分布式,动态时变复杂系统,并且具有非线性、随机性等特征。对城市交通流运行状态科学的量化和划分是实现智能交通系统中各种先进交通控制与管理手段的先决条件。论文以浙江省重大科技专项重点项目:“车路资源智能动态配置系统的研究与开发”（2009C03016-3）为依托。首先为了解决城市区域路网的交通状态的时空分析问题,提出了一种基于模糊C均值聚类（FCM）道路交通状态判别模型及时空分析方法。在对路网的空间单元交通状态的定量分析的基础之上,结合大量的历史数据进行FCM分析,挖掘出各空间单元的各类交通状态的聚类中心,并将实时的交通数据与聚类中心进行匹配,判别其瞬时所处交通状态。最后根据空间单元在路网的空间分布,获得各状态下点、线、面的空间分层分布结果。然后针对所处交通拥堵的空间单元,为了有效预警和防止初始拥堵的扩散,提出了一种基于改进元胞传输模型（CTM）拥堵演变机理分析的方法。通过对区域路段建立改进CTM路段模型实现模拟交通流网络传播,并利用模型实现对拥堵的空间单元的初始拥堵消散时间估算和空间扩散范围估计。而后取杭州市小区域路网为仿真实验对象,在PARAMICS交通仿真环境中进行实验,仿真验证了该方法的有效性。最后,以J2EE、Tomcat和Oracle为工具,基于B/S架构构建实验平台,设计开发了城市道路交通运行状态分析软件,并对论文中提出的交通状态时空判别和拥堵机理分析方法进行了验证。结果表明,论文提出面向交通状态时空判别模型和拥堵机理分析方法,在实现道路交通状态时空判别和交通拥堵追踪具有预期效果,能够掌握的城市交通流运行状态时空运行分布规律和扩散机理,为提出有效的缓解交通拥堵的交通管理和控制措施提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 宏观交通流理论研究现状
• 1.2.2 交通状态判别研究现状
• 1.2.3 交通拥堵机理研究现状
• 1.3 目前研究中存在的问题
• 1.4 主要内容及论文结构
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 组织结构
• 第2章 面向交通状态的信息分析与处理
• 2.1 面向交通状态的交通信息概述
• 2.1.1 路网静态基础信息
• 2.1.2 动态交通流信息
• 2.2 交通流特征参数分析
• 2.2.1 交通流的时间分布特性
• 2.2.2 交通流的空间分布特性
• 2.3 区域路网交通供给
• 2.3.1 通行能力与服务水平
• 2.3.2 道路路段通行能力分析
• 2.3.3 平面交叉口通行能力分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于FCM路网空间交通状态时空判别
• 3.1 路网空间单元交通状态定量分析
• 3.1.1 交叉口交通状态定量分析
• 3.1.2 路段交通状态定量分析
• 3.2 基于FCM空间单元交通状态判别
• 3.2.1 样本数据特征属性
• 3.2.2 基于FCM交通状态判别
• 3.3 区域路网交通状态空间分层分析
• 3.3.1 交通状态空间分析特性
• 3.3.2 区域路网模型建立
• 3.3.3 交通状态空间分层分析
• 3.4 实例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于改进的CTM拥堵演变机理分析方法
• 4.1 交通拥堵机理分析
• 4.1.1 交通拥堵
• 4.1.2 交通拥堵的时空扩散
• 4.2 改进CTM路段模型建立
• 4.2.1 元胞传输模型
• 4.2.2 改进的CTM路段模型元胞划分
• 4.2.3 模型参数定义及约束
• 4.3 基于CTM交通拥机理分析方法
• 4.4 基于PARAMICS拥堵演变分析模型仿真实验
• 4.4.1 仿真路网建立
• 4.4.2 PARAMIC环境下改进型CTM模型建立
• 4.4.3 仿真结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 道路交通运行状态分析系统的实现
• 5.1 引言
• 5.2 需求分析
• 5.3 系统架构
• 5.3.1 系统框架
• 5.3.2 系统结构设计
• 5.3.3 系统功能模块设计
• 5.3.4 数据库设计
• 5.4 系统实现
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果