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《吉林大学》 2011年
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多源交通信息下的动态路径选择模型与方法研究

孙晓梅  
【摘要】:伴随着经济的快速发展与城市化进程的不断加快,城市交通拥挤与拥堵、交通安全等道路交通问题不断蔓延丌来,不仅造成了巨额的经济损失,同时加剧环境污染和能源消耗,对生活、工作、出行等居民日常活动造成了严重的影响。同时,我国由于道路面积率普遍偏低、混合交通流严重等因素,导致城市交通问题更加难以解决。据统计,我国有15座城市每天因交通拥堵造成的经济损失近10亿元;每年全国由于交通拥堵造成的损失则达到全国GDP的5%-8%。如何解决城市交通拥挤与拥堵这一民生问题,已经成为举国上下关注的热点。 目前,解决道路交通问题的途径主要分为2类:加强道路建设一增加道路容量;发展智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)—提高道路运行效率。然而在城市土地资源有限的条件下,通过智能交通系统优化道路交通组织与管理无疑成为一条最有效的途径。作为ITS的核心组成部分,动态交通诱导系统在城市道路交通管理中的作用日益凸显。它采用检测技术、计算机技术、网络技术等高新手段,基于实时交通信息采集、处理与传输,通过中心式、分布式等多种诱导方式,为驾驶员提供交通事件、行程时间和优化路径等动态信息,可引导驾驶员避开拥挤走最佳行驶路线,从而实现了路网交通流的均衡动态分配,有效缓解了交通拥挤。 作为交通诱导系统的关键和核心技术之一,动态路径选择是每个出行者都要面临的问题。就其本质而言,路径选择就是在综合多源信息的前提下,选择合适的路阻函数,将路网合理动态优化,再选择合适的算法计算出满足一定条件的最佳路径。路径选择模型及其算法,通过快速求解从出发地到目的地的最优路径,从微观上优化出行者的合理出行,从宏观上促进了路网交通流量的均衡分配,起到缓解交通拥挤的重大意义。 依托国家高技术研究发展计划(863计划)课题以及昆明公安局交通警察支队项目,本文主要针对多源交通信息下的动态路径选择模型与算法展开研究,重点研究多源交通信息下的出行者路径选择行为、出行前动态路径选择模型与算法、换乘行为影响下的公交路径选择模型与算法以及出行中的动态自适应路径选择模型与算法等。全文共分六章,第二章至第五章是论文研究的核心内容,针对多源交通信息作用的出行者行为以及出行前、出行过程中以及公交换乘等不同出行者需求,研究合理的动态路径选择模型与算法。第一章主要介绍论文的研究背景、国内外研究现状、研究目的及研究思路,第六章为论文的总结与展望,对论文的主要研究内容、关键创新点以及下一步的研究重点做总结性概括与前瞻性展望。论文的具体研究成果如下: 1)在对国内外交通诱导系统、动态交通分配理论及动态路径选择模型的研究现状与发展趋势做总结性分析的基础上,提出了现有动态路径选择模型研究中存在的不足,明确了动态路径选择技术的研究目的与研究意义,并提出了多源交通信息下的动态路径选择技术的研究方法和研究思路; 2)从多源交通信息的内涵与外延入手,对多源交通信息的概念、组成、特征以及系统构成进行了具体分析,并针对多源交通信息的服务领域与主要用户,对出行者对目的地、出行方式、路径选择、出发时刻等多源交通信息的需求特征展开具体研究,提出了多源交通信息条件下出行者路径选择行为研究的理论基础、影响因素与假设条件,分析了不同信息强度下出行者的路径选择行为,为出行者路径选择模型的建立提供了理论依据; 3)分析了先验信息、不确定信息以及多源动态信息3种不同信息模式下的路径选择关键点,在对先验信息条件下基于前景理论的出行前路径选择模型,以及不确定信息条件下基于累积前景理论的静态路径选择模型研究的基础上,提出了以多源交通信息下的以预测行程时间最短为第一优化目标、以行程时间可靠性为约束条件的出行前多目标规划模型与算法。考虑到非常态事件对出行路径选择的影响因素,在分析了基于行程时间与路线复杂度及基于行程时间与安全性的应急疏散救援路径选择模型研究的基础上,提出了基于事件影响扩散实时估计的应急路径选择模型。 4)针对不同网络换乘条件下的公交网络路径选择问题,分析了公交换乘行为影响下的公交网络变换方法,对基于公交票价与线路运行时间转化及基于最优路线分析的公交换乘网络变换方法进行了具体研究。针对传统最短路算法无法有效解决公交网络路径优化的不足,基于准用户最优动态交通分配准则,提出了常态换乘条件下求解K条公交路径选择模型与算法。分别对基于随机网络技术的、考虑换乘等待时间的公交路径选择模型,以及非常态下基于时间扩展网络的应急疏散公交路径选择模型进行了扩展性研究。 5)针对出行中路径选择的时变性与时效性特点,结合蚁群算法求解离散系统下优化问题的优越性,提出了基于改进蚁群算法的路径自适应选择模型。在对城市道路交通流呈现出的间断性特性分析的基础上,提出了适用于间断流的行程时间自适应指数平滑预测方法,并以短时预测路段行程时间作为路径选择信息素、建立了求解K条最优路径的自适应路径选择模型与方法,克服了传统基于蚁群算法的路径选择自适应模型在复杂路网结构与交通流动态变化情况下,动态路段行程时间函数标定困难、求解复杂以及误差较大等问题。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U491

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 管永宽;蓄滞洪区洪水演进、撤退路线数学模型的研究与应用[D];天津大学;2012年
2 孙文飞;突发灾害条件下应急救援车辆路径选择研究[D];吉林大学;2012年
3 徐畅;大规模路网下基于蚁群微正则退火算法的路径优化方法研究[D];吉林大学;2013年
4 尚玥;面向决策的北京市道路货运交通动态协调信息系统研究[D];北京交通大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 张娜;汪慧贞;王俊岭;张雅君;;居住小区非传统水资源优化配置研究[J];环境科学与管理;2010年12期
10 赵亚萍;张和生;周卓楠北京交通大学电气工程学院;杨军;潘成;贾利民;;基于最小二乘支持向量机的交通流量预测模型[J];北京交通大学学报;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐文文;赵斌;龙连春;;基于遗传算法的加筋圆柱壳屈曲承载力优化[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
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3 蔡志理;姜桂艳;;多SVM分类器融合技术在高速公路AID中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 刘涵;高俊涛;;并联式混合动力汽车控制策略及遗传算法优化研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
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6 张远安;张春荣;强勇;;基于相位编码信号的MIMO雷达正交波形设计的研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
7 左言言;严才宝;;一种新的GA优化四自由度主动悬架控制[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
8 张洁;朱建军;刘思峰;;基于前景理论的随机概率信息群集结模型研究[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年
9 赵亮;李书;鲁大伟;;MLPG混合配点法在形状优化中的应用研究[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
10 崔岚;阮秋琦;;结点有拥塞的动态最短路径问题的算法研究[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 黄希发;大型场馆人员疏散仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
5 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
6 侯文杰;内生消费、消费行为和消费增长[D];南开大学;2010年
7 花贵如;投资者情绪对企业投资行为的影响研究[D];南开大学;2010年
8 徐红利;基于有限理性的城市交通系统均衡与拥挤收费策略研究[D];南京大学;2011年
9 刘思华;电网故障诊断方法的研究[D];山东大学;2010年
10 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王筱超;基于光纤传输技术的矿用工业以太网的可靠性研究[D];河南理工大学;2010年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 张可平;CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
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6 马丽霞;城市道路平面交叉口交通安全改善研究[D];山东科技大学;2010年
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9 李京京;城市给水管网改扩建优化设计模型研究[D];郑州大学;2010年
10 雷明杰;神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐俊杰;忻展红;;基于微正则退火的频率分配方法[J];北京邮电大学学报;2007年02期
2 易正晖;;分布式环境监测分析WebGIS的设计与实现[J];测绘科学;2007年01期
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8 王泉啸;蔡先华;;动态最佳路径算法研究[J];城市勘测;2009年01期
9 龚健雅;当代地理信息系统的发展趋势[J];东北测绘;2002年04期
10 龚健雅;当代地理信息系统进展综述[J];测绘与空间地理信息;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 史伟光;基于射频识别技术的室内定位算法研究[D];天津大学;2012年
2 张可;车辆导航系统关键技术研究[D];北京工业大学;2001年
3 徐俊杰;元启发式优化算法理论与应用研究[D];北京邮电大学;2007年
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5 陈萍;启发式算法及其在车辆路径问题中的应用[D];北京交通大学;2009年
6 王海梅;基于GIS的最优路径算法研究与实现[D];南京理工大学;2008年
7 于悦;重大灾害条件下城市应急交通诱导系统关键技术研究[D];吉林大学;2010年
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9 唐方勤;基于GIS的火灾场景下人员疏散模拟[D];清华大学;2009年
10 郭召松;火电厂应急救援决策支持系统研究[D];中国地质大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李大伟;大规模路网下中心式路径优化方法研究[D];吉林大学;2011年
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3 杨薇;面向大型活动的动态交通诱导疏散关键技术研究[D];吉林大学;2011年
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10 韦春霞;溃坝二维问题的数值模拟——利用算子分裂的特征线法[D];重庆大学;2002年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 高自友,宋一凡,四兵锋,林兴强;公交网络中基于弹性需求和能力限制条件下的SUE配流模型及算法(Ⅱ)[J];北方交通大学学报;2000年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
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2 黄绍雨;李志鹏;;公路出行者信息系统信息采集探讨[A];第一届中国智能交通年会论文集[C];2005年
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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3 于滨;城市公交系统模型与算法研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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4 李艳君;基于博弈论的交通控制与诱导一体化模型的研究[D];天津大学;2003年
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6 倪西钧;城市公共交通网络客流分配技术的研究[D];大连理工大学;2004年
7 汤可夫;公交客流分配与调度的遗传算法[D];大连理工大学;2004年
8 王英涛;主枢纽城市交通信息港框架研究[D];西南交通大学;2004年
9 赵玲;基于MapInfo的城市公交信息查询系统的研究与实现[D];中南大学;2003年
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 任其亮;周宇;彭其渊;;变权综合理论在单向交通规划方案评价中的应用[J];重庆交通学院学报;2006年04期
9 姚新胜;罗霞;杜进有;;基于多目标满意优化的交通信号控制[J];计算机工程与应用;2006年35期
10 崔琳;谭山;刘锐;;长春商业中心交通环境影响分析评价研究[J];交通科技与经济;2007年01期
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1 冯雪丽;;持续发展的城市综合交通规划[A];第四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2007年
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3 雷家骕;;解决北京市交通拥挤的初步设想[A];北京城市规划与交通——北京自然科学界和社会科学界联席会议第二次高峰论坛论文集[C];2004年
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5 鞠辉;;解决我国城市交通拥挤问题的策略研究——从“城市蔓延”到“精明增长”[A];和谐城市规划——2007中国城市规划年会论文集[C];2007年
6 马林;杨少辉;陈莎;;城市中心区拥堵收费实施机制[A];第二届中国智能交通年会论文集[C];2006年
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8 高晗;裴玉龙;;基于小波包变换的道路交通拥挤事件检测方法[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
9 郑建湖;伍雄斌;文子娟;;快速路入口匝道控制对交通系统的影响分析[A];2007第三届中国智能交通年会论文集[C];2007年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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5 本报记者 刘玉荣;尽快解决岩城交通拥堵问题[N];闽西日报;2010年
6 本报通讯员 李建军 严景平 本报记者 苏必庆;堵车之痛,如何破解?[N];广西日报;2011年
7 陈洁娜林胤 任文 袁丁 欧阳少伟 林海东 穗环宣;广州收取交通拥挤费暂不可行[N];南方日报;2007年
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6 王卫华;基于产权分析的城市交通拥挤问题研究[D];北京交通大学;2008年
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9 陈学文;城市快速路匝道优化控制策略与方法研究[D];吉林大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 邢丽霞;城市道路拥挤收费定价原理研究[D];吉林大学;2007年
7 杨梅;天津市城市交通拥挤问题及道路交通管理对策研究[D];天津大学;2005年
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