基于网络平衡的大范围交通协调控制系统理论及技术研究

论文摘要

本文以复杂网络理论为基础,利用交通信号控制和交通流诱导两种手段,以城市交通网络为研究对象,论证了通信网络与交通网络之间的相似性,引入通信网络中的流量控制机制对大范围路网中的“瓶颈节点”进行流量控制,提出了大范围网络节点动态流量控制算法;基于网络平衡、动态交通分配等理论对路网交通流进行动态管理,并寻求网络最小费用最大流,达到大范围路网交通流动态平衡的同时,提高路网资源利用率。基于网络节点相关性的无检测器交叉口流量预测技术是为了解决无法设置检测器的交叉口的流量采集问题。提出的时空融合数据预处理算法对原始数据进行相应处理,以满足输入数据的质量要求。为减少大范围网络最优路径计算的时间,提出网络动态路径优化快速求解方法,给大范围交通协调控制系统提供技术支持。实验证明,所提出的系统对局部拥堵网络有良好的适用性,并可以有效预防大范围交通拥堵的产生。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国城市交通问题剖析
• 1.1.2 我国缓解交通拥挤的措施
• 1.1.3 存在的问题及解决思路
• 1.2 本论文的研究目的、思路及主要内容
• 1.2.1 本论文研究目的和意义
• 1.2.2 大范围交通协调控制系统的内涵
• 1.2.3 本论文的研究思路与主要内容
• 1.3 本章小结
• 第二章 大范围交通协调控制系统实施框架
• 2.1 LTCCS 系统结构
• 2.2 LTCCS 逻辑框架
• 2.3 LTCCS 物理框架
• 2.4 关键实施技术分析
• 2.4.1 动态交通信息采集技术
• 2.4.2 多源交通信息融合技术
• 2.4.3 交通控制相关状态获取技术
• 2.4.4 中间件技术
• 2.4.5 网络动态路径优化技术
• 2.4.6 大范围交通协调控制交互接口与通信技术
• 2.5 本章小结
• 第三章 大范围网络节点动态流量控制算法研究
• 3.1 复杂网络描述
• 3.1.1 复杂网络的表征
• 3.1.2 复杂网络的统计参数
• 3.1.3 复杂网络形态
• 3.2 交通网络的复杂性
• 3.2.1 城市交通系统的网络结构
• 3.2.2 交通网络的复杂性
• 3.3 通信网络的复杂性
• 3.4 交通网络与通信网络的相似性论证
• 3.4.1 交通流的自组织临界性及相变过程
• 3.4.2 信息流的自组织临界性及相变过程
• 3.4.3 交通流与信息流的非线性现象相似性分析
• 3.4.4 交通网络与通信网络相似性表征
• 3.5 大范围网络节点动态流量控制算法研究
• 3.5.1 互联网中病毒传播控制算法
• 3.5.2 大范围网络节点动态流量控制算法
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于网络平衡的大范围网络交通流动态管理算法研究
• 4.1 网络平衡概念
• 4.2 动态交通分配
• 4.3 堵塞流理论
• 4.3.1 网络流基本概念
• 4.3.2 寻求网络最大流的基本原理及标号法
• 4.4 基于网络平衡的大范围网络交通流动态管理算法
• 4.4.1 算法物理模型
• 4.4.2 模拟路网
• 4.4.3 算法流程
• 4.4.4 仿真结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于网络节点相关性的无检测器交叉口流量预测技术研究
• 5.1 交通信息预处理技术
• 5.1.1 缺失数据的识别
• 5.1.2 采集信息的异常识别与分析
• 5.1.3 故障数据修复算法
• 5.2 时空融合的数据预处理算法
• 5.2.1 采集信息的异常值识别与分析
• 5.2.2 错误数据的修复
• 5.2.3 时空融合数据故障修复方法
• 5.2.4 实例验证
• 5.3 基于网络节点相关性的无检测器交叉口流量预测算法
• 5.3.1 无检测器交叉口流量预测方法研究现状
• 5.3.2 多元线性回归预测
• 5.3.3 主成分分析法
• 5.3.4 基于网络节点相关性的无检测器交叉口流量预测算法
• 5.4 本章小结
• 第六章 大范围交通网络动态路径优化算法快速求解方法研究
• 6.1 大规模网络路径优化算法快速求解的必要性
• 6.2 并行计算方法研究
• 6.2.1 并行性
• 6.2.2 并行算法的一般概念
• 6.2.3 并行算法的性能评估
• 6.3 大范围交通网络动态路径优化算法快速求解方法研究
• 6.3.1 最短路径算法并行化
• 6.3.2 网络分解技术
• 6.3.3 终止检测技术
• 6.4 算法验证与总结
• 6.4.1 测试平台搭建
• 6.4.2 实验数据及结果
• 6.5 本章小结
• 第七章 大范围交通协调控制系统软件设计
• 7.1 LTCCS 软件需求分析
• 7.1.1 系统软件运行环境需求
• 7.1.2 系统界面需求
• 7.1.3 系统开发平台要求
• 7.2 LTCCS 软件概要设计
• 7.2.1 系统软件功能模块划分
• 7.2.2 系统流程图
• 7.2.3 系统数据流程图
• 7.2.4 接口设计
• 7.2.5 系统出错处理设计
• 7.2.6 安全保密设计
• 7.2.7 系统容灾处理
• 7.3 LTCCS 软件详细设计
• 7.3.1 模块划分
• 7.3.2 数据库详细设计
• 7.4 LTCCS 软件运行界面
• 7.5 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 攻博期间发表的学术论文及其他成果
• 致谢