省域高速公路网交通诱导系统关键技术研究

论文摘要

近十年来,我国的高速公路快速发展,各省的高速公路网正在逐步形成。随着社会经济的快速发展和人们对高水平交通服务的需求增长,建立省域高速公路交通诱导系统成为高速公路管理部门的迫切任务。由于系统管理的复杂性,建立省域高速公路网的交通诱导系统面临着诸多的管理问题和技术问题。本文的研究以陕西省高速公路网综合监控系统建设项目为依托,立足于建立实际的高速公路网交通诱导系统的需要,系统地研究了建立省域高速公路网交通诱导系统所面临的关键技术问题。论文首先按照信息系统建设的通常思路,系统分析了高速公路网交通诱导系统的用户需求,采用场景分析的方法,确定了驾驶员从出行前到出行结束各个阶段的信息需求,从信息获取的角度,对信息进行了分类,比较了不同信息发布技术的特点,制定了在不同场景下发布信息的策略。在分析现有管理模式的基础上,采用对比分析的方法,从多个角度对当前主流的网络软件架构技术进行了比较,选择WEB SERVICE作为分布式网络软件的数据交换技术,能够灵活部署软件系统,使得诱导系统能够适应各种管理模式；通过对网络安全技术的分析,确定了交通诱导数据从专网安全转入互联网的技术路线：采用网闸技术或专用单向通信软件与防火墙配置相结合的方式。借用图像压缩的原理,将描述交通状态的数据压缩为简短的压缩码,用此压缩码来代表交通状态的演化模式,以历史演化模式检索的方法进行交通预测。在此预测方法的基础上产生高速公路网内动态最短路径,同时完成事件对路网的交通影响分析,自动推导出可以在相关分流点的情报板上发布的交通诱导信息,使得省监控中心的值班员能快速、准确地完成全省高速公路网内大范围的交通诱导信息发布。在趋饱和的交通状态下,单条替代路线难以分担阻塞路段的交通量,需要k条替代路线共同分担这些交通量。论文通过交通负荷水平平衡的方法,将阻塞路段的交通流分配到k条替代路线上,确保不因为单条道路的阻塞而引起高速公路网内大范围的阻塞振荡。为提高诱导系统对实际交通流的影响,提出了闭环柔性控制的方法,使得交通流能够按照系统最优的原则向期望的状态转化。由于论文的研究成果还处在项目采纳的初期,有待于在实际使用中对各算法进行优化,因此,在全文总结部分对后期需要关注的几个问题进行了归纳。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 高速公路的发展现状和面临的问题
• 1.1.2 高速公路交通诱导系统相关研究现状
• 1.1.3 高速公路交通诱导系统建设存在的困难与问题
• 1.2 论文研究的主要内容和基本思路
• 第2章 高速公路网诱导信息组织及发布策略研究
• 2.1 高速公路信息需求分析
• 2.1.1 驾驶员的需求
• 2.1.2 乘客的需求
• 2.2 发布交通信息的主要技术
• 2.2.1 互联网
• 2.2.2 车载导航仪
• 2.2.3 可变情报板
• 2.2.4 交通广播
• 2.2.5 客服电话
• 2.2.6 电视报道
• 2.2.7 短信服务
• 2.3 高速公路网交通信息的发布要求
• 2.3.1 与出行相关的道路属性
• 2.3.2 交通信息的应用分析
• 2.3.3 交通信息的分类
• 2.3.4 描述路网信息的媒质类别
• 2.3.5 路网信息发布的原则性要求
• 2.4 信息发布技术的特性分析
• 2.5 高速公路网的信息发布技术应用策略
• 2.5.1 信息需求场景
• 2.5.2 信息发布策略
• 2.5.3 VMS信息发布模板
• 2.6 本章小结
• 第3章 高速公路网交通诱导系统的体系架构研究
• 3.1 诱导系统的体系架构问题
• 3.2 高速公路业务管理机构与管理体制
• 3.2.1 高速公路行政管理体制
• 3.2.2 高速公路监控系统的组成结构
• 3.3 省域交通诱导系统网络软件架构技术
• 3.3.1 CORBA技术
• 3.3.2 COM/DCOM技术
• 3.3.3 WEB SERVICE技术
• 3.3.4 省域交通诱导系统分布式通信接口技术选择
• 3.4 交通诱导信息发布的网络安全技术
• 3.4.1 防火墙技术
• 3.4.2 "隔离卡"技术
• 3.4.3 "网闸"技术
• 3.4.4 互联网诱导信息发布的网络安全技术架构
• 3.5 诱导系统的体系架构
• 3.5.1 诱导系统的硬件体系架构
• 3.5.2 诱导系统的软件体系架构
• 3.6 本章小结
• 第4章 高速公路网交通状态预测方法研究
• 4.1 高速公路交通状态预测问题
• 4.2 基于演变模式检索的断面交通量预测
• 4.2.1 基于演变模式检索的原理
• 4.2.2 基于演变模式检索的预测方法
• 4.2.3 预测效果验证与分析
• 4.3 路段及路网交通量预测
• 4.3.1 路段交通状态预测
• 4.3.2 路网交通状态预测的描述
• 4.4 车辆交通延误估计
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于交通状态预测的动态绕行信息推导方法研究
• 5.1 动态诱导信息发布概述
• 5.2 基于交通预测的动态最短路径算法
• 5.2.1 最短路径基本求解方法
• 5.2.2 基于交通预测的动态最短路径
• 5.3 路网动态绕行信息及发布方案的自动构建
• 5.3.1 动态绕行路径信息的获取方法
• 5.3.2 获取静态最短路径
• 5.3.3 获取动态最短路径
• 5.3.4 交通影响分析
• 5.3.5 获取信息发布点
• 5.3.6 冗余信息剔除
• 5.3.7 绕行路径诱导信息解析
• 5.4 算例
• 5.4.1 基本前提
• 5.4.2 计算静态最短路径
• 5.4.3 动态的路网拓扑及动态的最短路径计算
• 5.4.4 交通影响分析
• 5.4.5 剔除冗余信息
• 5.4.6 诱导信息解析
• 5.5 本章小结
• 第6章 趋饱和状态的交通分流方法研究
• 6.1 交通趋饱和状态下的诱导问题
• 6.2 交通状态的分类和判断
• 6.2.1 交通状态的分类
• 6.2.2 交通状态的相对量化描述和判断
• 6.3 交通趋饱和状态下的分流目标
• 6.3.1 诱导信息作用下的驾驶员路径选择行为特点
• 6.3.2 趋饱和状态下的分流
• 6.4 交通趋饱和状态下的实时分流诱导
• 6.4.1 基于固定信息强度的开环实时分流控制
• 6.4.2 基于信息强度调整的闭环实时分流控制
• 6.4.3 开环实时分流控制算例
• 6.5 本章小结
• 第7章 全文总结与展望
• 7.1 结论
• 7.2 论文的创新点
• 7.3 工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢