基于仿真的动态交通分配模型研究及实现

论文摘要

本论文主要研究了4部分内容:基于仿真的动态交通分配模型和算法研究;基于动态交通分配的交通流预测模型和算法研究;用于动态交通分配的并行化基础算法研究;模型系统的开发实现和数据测试。这4部分以基于仿真的动态交通分配研究为核心,论文首先在深入分析动态交通分配的研究现状和问题的基础上,本着解决动态交通分配在智能交通系统应用中的主要问题的目的,设计了一个多点计算交叉口离散车辆仿真模型。该仿真模型用来求解动态交通分配模型中的路段走行时间和交通流关系,在单车仿真基础上构造了对交叉口信号配时控制的模拟、交叉口车道转向划分和多车道的模拟模型及算法。模型能够输出每一辆车的全程路径和离开进入每个路段的时间,能够对每个交叉口给出交叉口延误、内部延误和出发延误三种延误信息;给出时间序列的路段流量和走行时间信息;以及给出车辆的全部选择路径和每条路径的平均走行时间。同时该模型的具有很好的单机效率和极好的并行能力。在此基础上,将动态交通分配模型用于动态交通流预测,并提出了基础模型和扩展模型两个模型,这两个模型分别解决计算效率问题和精度问题,可以在实际应用中灵活使用。然后论文进行了用于动态交通分配的并行化初步研究,给出了并行静态交通分配算法和网络图拆分算法,并对本论文给出的模型进行了并行性的分析。最后论文将仿真模型开发实现,给出了模型的详细执行算法和部分主要模块的数据结构。为了提高程序执行效率,选用C++语言进行开发实现,一共设计了19个类和21个结构体,实现了251个函数和8000行代码。通过数个小型网络的样例给出了模型的能力说明,同时通过对营口市道路网的实际数据测试,证明了模型的完整性和开发的完善性,而且给出了实际单机执行的时间消耗。这些数据说明模型具有实际应用能力,无论是仿真能力和执行效率都可以满足实际应用的需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.2.1 动态交通分配的基本概念
• 1.2.2 动态交通分配的研究意义
• 1.3 论文的研究思路
• 1.4 论文的整体构成
• 第2章 动态交通分析的研究现状
• 2.1 动态交通分配的研究现状及主要问题
• 2.1.1 数学分析方法回顾
• 2.1.2 数学方法的主要问题
• 2.1.3 仿真模型回顾
• 2.1.4 仿真模型的主要问题
• 2.1.5 动态交通分配在动态交通流预测中应用的主要问题
• 2.2 论文的研究内容
• 第3章 在线动态交通分配模型及算法研究
• 3.1 路径流量获取和存储研究
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 方法研究
• 3.1.3 算法系统设计
• 3.1.4 检索设计及应用需求举例
• 3.1.5 总结
• 3.2 基于仿真的动态交通分配整体模型和算法流程
• 3.2.1 整体模型
• 3.3 仿真模型研究
• 3.3.1 仿真粒度研究
• 3.3.2 仿真时钟研究
• 3.3.3 异步时钟离散车辆仿真模型
• 3.3.4 模型实现的算法研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 在线交通流预测模型及算法研究
• 4.1 基于路径时变交通流关系的预测模型
• 4.1.1 问题分析
• 4.1.2 基础模型
• 4.1.3 扩展模型
• 4.1.4 基础模型和扩展模型的比较分析
• 4.2 预测模型的算法研究
• 4.3 本章小结
• 第5章 用于实时动态交通分析的并行算法研究
• 5.1 并行运算的研究意义和速度特点分析
• 5.1.1 研究意义
• 5.1.2 速度特点分析
• 5.2 基于静态交通分配的并行研究
• 5.2.1 串行算法分析
• 5.2.2 最短路的并行研究
• 5.2.3 均衡分配的并行算法
• 5.3 网络图拆分算法研究
• 5.3.1 当前研究现状
• 5.3.2 算法研究
• 5.3.3 实例应用
• 5.4 仿真模型的并行化研究
• 5.5 本章小结
• 第6章 模型应用研究
• 6.1 开发研究
• 6.1.1 开发概述
• 6.1.2 数据结构
• 6.2 数据分析
• 6.2.1 基准数据的分配结果
• 6.2.2 OD 点出口数目改变
• 6.2.3 交叉口车道数目改变
• 6.2.4 交叉口转向划分改变
• 6.2.5 信号控制配时改变
• 6.2.6 动态 OD 峰值变化
• 6.3 营口城市实例
• 6.4 收敛分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 研究结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.1.1 给出了多点计算交叉口时钟异步离散车辆模型
• 7.1.2 给出了两个动态交通预测模型
• 7.1.3 给出了并行研究中的两个关键算法
• 7.1.4 进行了开发实现和数据结果分析
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果