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《吉林大学》 2011年
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基于交通流理论的高速公路安全预警系统关键技术研究

陈晓冬  
【摘要】:随着我国国民经济的快速发展和汽车保有量的激增,交通问题日趋严峻。智能运输系统(Intelligent Transportation Systems,简称ITS)成为世界公认的能够有效缓解或解决各种交通问题的有效途径,对高速公路安全预警系统的研究正是在ITS充分发展和中国政府对交通安全问题日益关注的背景下提出的。本文构建的高速公路安全预警系统以交通流的运行特征为主要监测对象,通过交通信息处理系统对检测到的交通信息数据进行综合处理和分析,采用基于交通流压缩理论模型及相关算法对交通安全状态进行判断,在认为交通流运行处于可能导致交通事故的不良状态或可能已经发生了交通事故时向高速公路的管理者和使用者发布预警或报警信息,从而有效避免和快速处理交通事故及二次事故。 本文的主要章节包括:1、绪论;2、高速公路安全预警系统设计;3、高速公路交通信息采集与管理技术;4、高速公路交通流主要参数特性与运营安全的相关性分析;5、基于交通流压缩性的交通状态预判别算法研究。上述内容的安排采取由浅入深、层层铺垫的方式,具体研究内容主要集中在以下6个方面: 1、界定了高速公路安全预警系统的主要功能。高速公路的预警管理主要具有预警、矫正、应急处置、免疫四项基本功能。高速公路预警管理是依据交通事故发展状况的判断,采用定性与定量相结合的方法,对高速公路交通安全发展态势进行过程描述、追踪分析和警情预报。预警系统能够通过对高速公路基础交通信息的采集、融合、对交通流特性的判断以及预警,起到对可能发生的重大交通事故(特别是特大交通事故和二次事故)的有效预防作用。 2、分析了高速公路安全预警系统的信息需求。从用户与高速公路安全预警系统的关系划分成三类,一是系统管理者,二是系统参与者,三是系统服务者。管理者利用各种资源和手段对高速公路的安全运营进行宏观管理和微观管理。参与者借助系统提供的各种信息发布手段及时了解交通系统的安全状况,根据管理者发布的诱导信息规避可能发生的交通事故,保证交通安全。服务者通过查看系统数据,获取高速公路交通安全的相关资料,制定服务策略,为高速公路安全高效运营提供有针对性的服务。 3、设计了高速公路安全预警系统的结构框架。将高速公路安全预警系统按照职能划分为基础交通信息采集、信息处理、信息发布三个子系统。利用多种交通信息采集设备,将各种多源异构的原始交通数据进行规范化后,进行融合处理和交通状态识别和预测,并根据事先设定的算法在可能发生交通事件的情况下发出预警。 4、对高速公路交通信息的采集与管理技术进行了论述。高速公路交通信息的采集主要包括静态信息和动态信息的采集。介绍了高速公路交通信息的预处理技术和异常交通数据、不完整交通数据的处理方法。介绍了数据融合的功能结构划分,根据高速公路安全预警系统对于交通信息的需求,重点论述了高速公路空间平均速度和交通流量的融合算法。对系统的数据需求进行分析,对数据仓库的概念结构、逻辑结构、物理结构进行设计,提出数据存储方案和数据存储体系结构。具体给出了数据仓库的实施方法,并对数据质量管理方法和数据集成方式进行了探讨。 5、结合吉林省长平等三条高速公路实测数据对交通流主要参数特性与交通安全运行状况的相关性关系进行了研究。分别从交通量特性、交通流速度特性、交通流构成特性三个方面对交通流与运营安全的相关性进行研究,发现并总结了相关性规律,为类似系统的建设提供了理论依据。 6、建立了基于交通流压缩性理论的高速公路交通运行状态判别算法。算法能够针对不良状态发出预警或警报。算法特别加强了对于交通流常规运行状态的监测。结合交通流压缩理论,推算出交通流压缩系数与交通流密度的关系模型(见式5.22)、交通波与交通流密度的关系模型(见式5.23)、交通波与交通流实际阻塞密度的关系模型(见式5.24)。通过2个算例对算法进行了实际计算应用。通过编制程序,以长平高速公路的实测数据对算法进行测试,验证了算法的有效性。 论文中涉及到的研究内容、研究方法和研究结论是对高速公路安全预警系统理论与实施技术的一种探索,可以为相关系统构建提供一定的理论依据和工程技术参考。
【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】:U495

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王家兵;李明;陈东军;张奔牛;曹建秋;;高速公路智能监控系统设计[J];测控技术;2018年09期
2 刘燕玉;龙春先;罗勇;;铜仁市城市周边道路交通安全预警研究[J];铜仁学院学报;2018年06期
3 苑敬雅;朱茵;;高速公路交通流分析与安全预警机制研究[J];中国安全科学学报;2016年09期
4 孙惠娟;李婷;;基于物联网的高速公路安全预警系统研究[J];公路交通科技(应用技术版);2016年08期
5 张秋美;刘保健;谢永利;黄木林;代攀;;多种方法下的高速公路交通量预测分析研究[J];公路交通科技(应用技术版);2016年06期
6 杨鹏;陈楠;袁坤;;基于综合调查方法下的高速公路交通量分析研究[J];公路交通科技(应用技术版);2016年04期
7 孟云伟;潘晓东;方青;;高速公路交通事故威胁程度预警评价模型[J];交通科技;2015年04期
8 陈浩一;;高速公路混凝土路面施工技术优化措施[J];交通世界(建养.机械);2015年08期
9 程翠;肖莉英;;基于云计算的高速公路交通安全预警[J];道路交通与安全;2015年03期
10 赵明卉;;高速公路信息通信系统的建设与管理[J];科技传播;2014年19期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 胡思涛;高速公路爬坡路段交通安全评价方法及应用研究[D];东南大学;2015年
2 罗强;面向高速公路行车安全预警的车道偏离及换道模型研究[D];华南理工大学;2014年
3 陈伟珂;地铁施工灾害预警系统的研究[D];天津大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 战昕;交通系统数据融合算法研究[D];西安工业大学;2018年
2 陈杰;基于Topology流数据模型的交通预警系统设计和实现[D];南京邮电大学;2017年
3 丁悦;基于交通安全的互通立交合流区交通流特性研究[D];东南大学;2017年
4 纪永鹏;多车道高速公路客货分道行驶动态控制研究[D];长安大学;2017年
5 侯力杨;高速公路交通流控制及二次事故预警技术研究[D];吉林大学;2017年
6 张志永;大型桥梁隧道交通综合管控系统研究[D];北方工业大学;2017年
7 胡月恒;基于复合地图匹配算法的高速公路二次事故预警系统[D];郑州大学;2017年
8 王建;基于照度及车流量的城市智能照明系统模糊控制研究[D];电子科技大学;2017年
9 廖雯婧;高速公路事故数据分析与报警服务系统的研究[D];江西理工大学;2016年
10 赵世鹏;基于交通冲突技术的互通立交出口交通安全评价模型[D];东南大学;2016年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 季常煦,杨楠,周剑峰;城市交通共用信息平台数据管理技术[J];吉林大学学报(工学版);2005年06期
10 巨永锋,潘若禹,李磊;数据融合技术在高速公路异常事件检测中的应用[J];现代电子技术;2005年17期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹宝贵;交通流复杂动态特性与交通拥堵问题研究[D];吉林大学;2010年
2 王薇;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[D];吉林大学;2008年
3 杨志清;服务于安全运营管理的高速公路网信息系统[D];同济大学;2008年
4 覃频频;基于信息融合的高速公路事件检测建模与仿真[D];西南交通大学;2007年
5 张飞军;基于熵的公路路线设计安全评价研究[D];吉林大学;2007年
6 蔡长青;基于多智能体的交通控制与交通诱导协同理论和方法研究[D];吉林大学;2008年
7 陈昕;基于协同学的城市交通控制与诱导系统协同的理论与方法研究[D];吉林大学;2006年
8 于德新;车辆诱导系统理论模型和关键技术研究[D];吉林大学;2006年
9 周剑峰;城市交通共用信息平台数据处理技术研究[D];吉林大学;2005年
10 杨庆芳;先进的交通管理系统关键理论与方法研究[D];吉林大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 徐秀芹;高速公路交通事故预警系统研究[D];长安大学;2009年
2 张弛;高速公路交通事故致因及预警[D];西南交通大学;2008年
3 赵晓芳;高速公路事件检测算法研究[D];五邑大学;2008年
4 董升;山东省高速公路事件自动检测系统研究[D];吉林大学;2007年
5 杨晋;高速公路预警管理系统若干关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
6 陆惠丰;交通事件自动检测和监视功能的设计和实现[D];上海海事大学;2005年
7 胡铁红;高速公路追尾及侧向碰撞预警系统模型的研究[D];长安大学;2004年
8 徐亮;动态交通信息检测器选择及其空间位置优化问题研究[D];吉林大学;2004年
9 徐学才;高速公路事件管理系统设计及算法实现[D];西南交通大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵怀鑫;张英杰;邓然然;丁明航;孙朝云;李伟;;基于快速峰值聚类的高速公路异常事件识别方法[J];长安大学学报(自然科学版);2018年05期
2 杨临涧;赵祥模;贺冰花;魏秋月;安毅生;;随机用户均衡交通分配问题的蚁群优化算法[J];交通运输工程学报;2018年03期
3 林澄奇;;智能机械车辆研究综述[J];装备制造技术;2018年03期
4 张涛;王玉飞;;公路线型对交通安全的影响分析[J];绿色环保建材;2018年01期
5 胡宗相;;探讨公路工程设计基本要点及注意事项[J];中国标准化;2017年08期
6 谢佳;;公路设计因素对交通安全的影响分析[J];智能城市;2017年03期
7 苑敬雅;朱茵;;高速公路交通流分析与安全预警机制研究[J];中国安全科学学报;2016年09期
8 陈玮;叶伟华;;关于公路路线设计与交通安全关系的分析[J];交通节能与环保;2016年04期
9 孟惠敏;;山区高速公路特殊路段安全性分析与防控[J];资源信息与工程;2016年04期
10 杨欢;;公路工程设计基本要点和注意事项分析[J];城市道桥与防洪;2016年07期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马亚锋;基于出入流率匹配的区域交通拥挤测度与控制研究[D];西南交通大学;2018年
2 鄢小文;城市路网连贯流信号协调控制理论与方法研究[D];华南理工大学;2018年
3 冯运卿;客运通道异质型旅客出行偏好形成过程及出行方式选择研究[D];北京交通大学;2016年
4 王艳华;高速公路对水文生态的影响及应对策略研究[D];长安大学;2015年
5 程欢;大城市交通需求管理及拥堵收费政策研究[D];北京工业大学;2015年
6 杜轶群;移动交通管理集成技术与方法研究[D];长安大学;2015年
7 龚;城市交通诱导与控制的融合研究[D];北京科技大学;2015年
8 傅贵;城市智能交通动态预测模型的研究及应用[D];华南理工大学;2014年
9 田寅;城市交通智能感知与传感器网络技术研究[D];北京交通大学;2015年
10 古沐松;基于WSN的分布式自适应交通监控系统的关键技术研究[D];西南交通大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汤斯敏;广州港水域船舶交通危险预警研究[D];集美大学;2018年
2 战昕;交通系统数据融合算法研究[D];西安工业大学;2018年
3 满绪民;高速公路智能车辆自动超车控制研究[D];山东理工大学;2018年
4 章威;基于非定制移动终端的交通防碰撞预警策略研究[D];华东交通大学;2017年
5 李栋;基于短时客流混合预测的枢纽站预警机制研究[D];大连交通大学;2017年
6 童佳玮;供热系统故障评价与预警[D];哈尔滨工业大学;2017年
7 侯力杨;高速公路交通流控制及二次事故预警技术研究[D];吉林大学;2017年
8 李彤;基于隐患报告的事故预测模型及预警方法研究[D];中国地质大学(北京);2017年
9 张洋;山区高速公路交通安全分析及对策研究[D];中国人民公安大学;2017年
10 胡月恒;基于复合地图匹配算法的高速公路二次事故预警系统[D];郑州大学;2017年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅赟;王桂丽;周旭廷;侯学鹏;;交通监控系统中视频运动目标检测算法研究[J];计算机技术与发展;2017年08期
2 韩宇;张磊;吴泽民;胡磊;;基于嵌入式树莓派和OpenCV的运动检测与跟踪系统[J];电视技术;2017年02期
3 唐毅;周桐;;基于图像智能分析的高速公路运行管理支持系统[J];中国交通信息化;2017年02期
4 苑敬雅;朱茵;;高速公路交通流分析与安全预警机制研究[J];中国安全科学学报;2016年09期
5 赵学刚;;城市道路交通安全综合风险预警控制研究[J];中国安全科学学报;2016年02期
6 程翠;肖莉英;;基于云计算的高速公路交通安全预警[J];道路交通与安全;2015年03期
7 吕斌;李林波;吴兵;;高速公路养护维修作业区危险因素分析[J];交通科技;2014年06期
8 江周;张存保;夏银霞;;基于交通冲突的高速公路实时安全状态评价研究[J];中国安全科学学报;2014年09期
9 郝美英;;高速公路隧道交通流量预警算法研究[J];中北大学学报(自然科学版);2014年04期
10 张力平;;云计算与物联网的美妙融合[J];电信快报;2014年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁凤华;自动视觉检测系统可拓设计方法研究[D];山东大学;2013年
2 王玮;基于概念格的关联规则挖掘及变化模式研究[D];山东大学;2012年
3 伊卫国;基于关联规则与决策树的预测方法研究及其应用[D];大连海事大学;2012年
4 马驰;提升机危险载荷分析与预警系统研究[D];中国矿业大学;2012年
5 刘智;关联规则挖掘方法及其在冠心病中医诊疗中的应用研究[D];大连海事大学;2012年
6 连清旺;矿井顶板(围岩)状态监测及灾害预警系统研究及应用[D];太原理工大学;2012年
7 权思勇;创新型企业财务预警系统研究[D];东华大学;2012年
8 吴简;面向业务的基于模糊关联规则挖掘的网络故障诊断[D];电子科技大学;2012年
9 邱冬炜;穿越工程影响下既有地铁隧道变形监测与分析[D];北京交通大学;2012年
10 陈晓冬;基于交通流理论的高速公路安全预警系统关键技术研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵振文;基于约束的粗糙集并行算法在企业安全生产预警中的应用[D];南京邮电大学;2016年
2 戴骏晨;基于交通冲突技术的高速公路互通立交交织区交通安全评价[D];东南大学;2016年
3 冯毅超;基于夜间交通视频的车辆检测与跟踪[D];北京交通大学;2016年
4 魏依;城市主干路可变车道设置方法研究[D];北京交通大学;2016年
5 王能;基于元胞自动机的高速公路隧道群交通流研究[D];兰州交通大学;2015年
6 南海京;一种基于STORM的交通流数据实时处理系统设计与实现[D];北方工业大学;2015年
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8 司徒少帅;基于Storm的交通信息实时处理系统的设计与实现[D];中山大学;2015年
9 马捷;高速公路客货分离改造的方案选择和评价体系研究[D];吉林大学;2015年
10 秦鹏;基于ZigBee的LED道路照明智能控制系统[D];哈尔滨工业大学;2015年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 张军;;基于BP神经网络的福泉高速公路车流量预测[J];公路交通科技(应用技术版);2018年10期
2 刘燕玉;龙春先;罗勇;;铜仁市城市周边道路交通安全预警研究[J];铜仁学院学报;2018年06期
3 娄岩;弓晋霞;王俊辉;李松江;田迎华;王鹏;;高速公路交通量时空特性分析[J];长春理工大学学报(自然科学版);2017年06期
4 孙惠娟;李婷;;基于物联网的高速公路安全预警系统研究[J];公路交通科技(应用技术版);2016年08期
5 普国超;朱斌;;浅谈高速公路通信系统的现状与未来发展[J];通讯世界;2015年15期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 李燊;基于交通冲突的高速公路互通立交交通安全分析方法[D];东南大学;2017年
2 张云娇;基于驾驶员行为特性的八车道高速公路出口安全距离研究[D];长安大学;2017年
3 武历颖;无人驾驶汽车环境信息提取及运动决策方法研究[D];长安大学;2016年
4 魏道江;邻近既有建筑的地铁深基坑支护方案优化与变形风险控制[D];西安建筑科技大学;2016年
5 胡三根;面向驾驶辅助系统的车辆行驶安全预警模型研究[D];华南理工大学;2016年
6 刘永涛;基于环境感知技术的客运车辆危险行驶状态辨识技术研究[D];长安大学;2015年
7 宋竹;微观交通仿真查询算法与换道模型研究[D];电子科技大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王华丽;;对杭州市公路交通流量特征的研究与分析[J];山西建筑;2007年11期
2 郑建湖;陈洪;董德存;;快速路交通事件自动检测系统及算法[J];计算机测量与控制;2006年09期
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4 李金龙,孙晚华;高速公路交通事故成因分析及对策研究[J];中国安全科学学报;2005年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 陈昕;基于协同学的城市交通控制与诱导系统协同的理论与方法研究[D];吉林大学;2006年
4 杨少辉;城市快速路系统交通瓶颈形成、扩散特性与控制方法研究[D];吉林大学;2006年
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6 保丽霞;基于信息集成的城市交通流诱导与交通控制协同的关键理论及技术研究[D];吉林大学;2006年
7 陈斌;高速公路意外事件影响下的车辆行为模型与事件检测研究[D];西南交通大学;2005年
8 周剑峰;城市交通共用信息平台数据处理技术研究[D];吉林大学;2005年
9 李杰;混合交通流的动力学模型及其基本参数研究[D];武汉理工大学;2005年
10 杨庆芳;先进的交通管理系统关键理论与方法研究[D];吉林大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张弛;高速公路交通事故致因及预警[D];西南交通大学;2008年
2 张凭博;基于AHP模糊综合评价法的企业培训效果评估研究[D];大连海事大学;2008年
3 孟建军;基于动态交通模型和多信息融合的高速公路交通事件检测算法[D];河海大学;2007年
4 杨晋;高速公路预警管理系统若干关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
5 张洪宾;道路交通安全预警系统关键理论与方法研究[D];山东理工大学;2006年
6 白竹;城市主干路交通异常状态自动判别方法研究[D];吉林大学;2006年
7 王冬丽;高速公路交通系统的神经网络预测控制[D];广西大学;2006年
8 俞斌;道路交通事故的影响范围与处理资源调动研究[D];东南大学;2006年
9 沙爱敏;高速公路交通事故分析及预防对策研究[D];东南大学;2006年
10 廖汝秋;交通事故分析系统研究与设计[D];重庆大学;2005年
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6 吴晋武;刘文峰;王猛;陈秀锋;;ITS技术在改善道路交通安全中的应用[J];公路交通科技(应用技术版);2011年08期
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6 胡鸥 蓝雨 记者 付先锐;国庆期间全省道路交通安全形势总体平稳[N];法制生活报;2018年
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10 记者 李丹 通讯员 时宇杰;我市多管齐下筑牢国庆期间交通安全壁垒[N];嘉兴日报;2018年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈晓冬;基于交通流理论的高速公路安全预警系统关键技术研究[D];吉林大学;2011年
2 容颖;考虑驾驶人特性的微观交通流建模及其稳定性研究[D];华南理工大学;2018年
3 艾文欢;交通流非线性现象分支分析方法研究[D];西北工业大学;2016年
4 辛秀颖;基于行为的无信号灯控制下人车混行交通流研究[D];天津大学;2017年
5 田钧方;基于基本图和三相交通流理论的离散建模方法研究[D];北京交通大学;2014年
6 黎茂盛;平衡交通流的若干问题研究[D];中南大学;2004年
7 樊月珍;基于交通流的车辆动态路径诱导方法研究[D];中国农业大学;2005年
8 张莉;城市主干道交通流的分形理论与系统模拟[D];东北林业大学;2005年
9 赵建玉;智能计算方法在城市交通中的应用与交通流建模研究[D];山东大学;2006年
10 葛红霞;基于诱导信息的交通流动力学特性与非线性密度波研究[D];上海大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈玉婷;基于堆场交通流的多级闸口动态作业仿真研究[D];武汉科技大学;2018年
2 李媛媛;基于相空间重构和SVR的短时间交通流预测方法研究[D];北京交通大学;2018年
3 刘聪聪;移动瓶颈诱发的交通流演化特性分析[D];北京交通大学;2018年
4 杨凯文;基于交通流的多模糊时间窗车辆路径优化研究[D];河北工程大学;2018年
5 武毅;基于三相交通流理论的元胞自动机模型研究[D];吉林大学;2018年
6 王晶;强行变道对交叉口交通流的影响研究[D];西南交通大学;2018年
7 朱明;空中交通流中尾随航空器时距特性分析与建模[D];中国民航大学;2018年
8 郭言;基于交通流宏微观模式的反馈控制方法研究[D];广西大学;2017年
9 刘晓玲;拥堵交通流分配和道路网络容量计算理论与方法研究[D];北京交通大学;2017年
10 王晗;基于出租车轨迹的路网交通流建模研究[D];北京交通大学;2017年
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