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《山东大学》 2012年
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城市交通溢流智能协调控制算法研究

张立东  
【摘要】:交通与人类文明的发展息息相关,人类自诞生便与交通结缘,远古时代徒步迁徙至今日上天下海,遨游太空,无处不有交通的身影。矛盾总是对立存在,交通的发展促进人类文明进步的同时,也带来一系列的负面问题,如能源浪费、废气排放、噪声污染等,尤其在当前小汽车急剧发展的中国,交通拥堵及其带来的相关社会问题,已经成为政府和老百姓都为之“皱眉”的话题。在交通拥堵的诸多表现形式中,交通溢流无疑是较为严重的一种。所谓交通溢流是指由于道路规划或渠化、交通信号配时等不利因素的影响,导致某一路段某一流向,在特定时间段内累积排队等待通行的交通流队列长度大于路段长度,且排队长度蔓延至下一路段,因其类似容器中的流体超过了容器的容积而产生的溢出现象,故称其为交通溢流。交通溢流危害巨大,在其发生时,若不加以控制,溢流会像“传染病毒”般逐渐蔓延,由单个路段扩散到多个相关路段,乃至整个城市路网,最终路网车辆在交叉口处互锁而导致大规模的交通拥堵,使整个城市的交通处于瘫痪状态,城市基本机能丧失,因此,开展关于交通溢流的机理、原因,以及控制方法的研究具现实意义。 仿真是验证所提理论算法是否正确与优越的较好方式之一,欲搭建交通流仿真平台,首当建立合适的交通流模型。在详尽分析研究前人研究成果,尤其是微观跟驰模型的基础上,考虑到现实中驾驶员类型多种多样,性格脾气、驾驶习惯各异,由此引入驾驶员灵敏度系数的概率分布的思想,提出随机微观交通流跟驰模型;在OVM模型中,无论是在开放性和周期性边界条件下,基于直线运动的交通流跟驰模型已有大量的研究,而相对于现实中大量存在的弯道道路,报道较少,于是提出弯道交通流跟驰模型,引入圆周运动中的角速度,最大速度等思想,并分析得到了模型的稳定条件;研究城市交通流,交通信号灯的影响和作用是不可回避的重要因素,基于此提出信号灯作用下的微观跟驰模型,分别针对队列头车和跟驰车对信号灯的敏感度不同而建模,仿真分析验证了结果的正确性。 实现交通溢流的控制,当先掌握其机理与成因,并在此基础上提出合理有效的识别算法,先识别,后控制,识别是控制的基础,因此接着重点解决交通溢流形成机理、成因及识别的问题。从关联路口的交通流量关系、信号设置关系的角度,以及交叉口延误模型三个因素两种思路情况下,探讨了溢流的形成机理及原因。在分析路段瞬态最大交通密度的基础上,挖掘传统模型中的交通溢流区域,并通过仿真实验的手段,探讨了溢流情况下路段的速度、密度、速度-密度关系以及交通流波动现象。交通溢流的识别是一项带有较强主观性的认知过程,而模糊理论在处理此类问题较传统方法更有优势,于是提出了基于模糊理论的交通溢流识别算法,建立了模糊推理器,仿真验证了其正确性。 交通溢流最常见的形式即为单路段交通溢流,从路网物理结构上而言,单路段溢流也是该种拥堵形式的基础单元,相比于单路口信号控制,溢流的控制涉及溢流的消散和相邻路口多个支路交通流的延误最小等多项复合指标,因此更为复杂,而控制过程中涉及众多的经验知识和交通常识,于是以人工智能思想为指导,提出溢流智能控制器,该控制器由溢流相位差模糊推理器、相位相序设置专家系统、交通流神经网络预测器以及相位时间的模糊推理器四部分组成,能够较为全面的实现“溢流识别—相位差设置—相序设置—交通流预测—相位时间推理—执行控制—效果评价”的流程,在自主开发的仿真平台上进行仿真,并与强制控制进行仿真比较,结果表明,文中所提算法相比于强制控制方式在解决交通溢流控制方面性能更优。 目前,包括Paramics、VISSIM在内的国内外流行微观交通仿真软件虽提供有二次开发接口,但在建立自主交通流模型和智能控制算法方面,还存在不足,于是在团队前期研发的交通流微观仿真系统的基础上,针对交通溢流这一具体模拟问题进行了升级改造,阐述了平台的架构、重要仿真实体及其相互关系、车辆控制逻辑和信号控制逻辑及其相互关系,以及交通溢流的仿真设置和应用实例问题,开发具有自主知识产权的仿真平台。 最后对全文的研究创新点和不足之处进行了总结,并就进一步的研究工作进行了展望。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U491.112

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 仕小伟;城市主干路交通溢流建模及其仿真研究[D];山东大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 岳昊;邵春福;赵熠;;基于BP神经网络的行人和自行车交通识别方法[J];北京交通大学学报;2008年03期
2 高俊侠;李建更;陈阳舟;赵晓华;;交通信号2级模糊控制系统的优化设计与仿真[J];北京工业大学学报;2009年01期
3 张玉梅;曲仕茹;温凯歌;;基于混沌和RBF神经网络的短时交通流量预测[J];系统工程;2007年11期
4 单文义;建立交通工程专家系统的设想[J];公路交通科技;1991年02期
5 刘小明;郑淑晖;钟剑;张杰;;交通瓶颈下相序设置对路口交通状况影响分析[J];公路交通科技;2008年07期
6 刘智勇,吴今培,李秀平,万百五;城市交通干线递阶模糊控制[J];公路交通科技;1997年03期
7 熊烈强;王要武;李杰;;交通流动力学的理论、模型及应用[J];哈尔滨工业大学学报;2006年05期
8 刘宁;陈昱颋;虞慧群;范贵生;;基于Elman神经网络的交通流量预测方法[J];华东理工大学学报(自然科学版);2011年02期
9 杨振山,郑红,张晓海;城市道路交通噪声防治专家系统[J];计算结构力学及其应用;1989年02期
10 陆化普;周钱;徐薇;;交通出行预测的神经网络模型[J];交通运输工程与信息学报;2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 贾宁;交通流元胞自动机模型的解析与应用研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 高雅;短时交通流预测模型及预测方法的研究[D];华东师范大学;2011年
2 彭杏波;基于FPGA的交通信号模糊控制器的设计[D];兰州理工大学;2011年
3 来建波;基于神经网络的路段行程时间预测研究[D];云南大学;2011年
4 刘志军;基于神经网络的车牌识别技术研究[D];南京邮电大学;2011年
5 徐继曾;基于神经网络的交通标志识别的算法研究[D];天津大学;2010年
6 赵磊;基于元胞自动机和模糊控制的微观交通仿真研究[D];西南交通大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭沧海;马新民;;摩托化行军模拟分析与设计[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年03期
2 S.C.Wong;Rui Jiang;;A car-following model with the anticipation effect of potential lane changing[J];Acta Mechanica Sinica;2008年04期
3 曹永涛 ,陈海清 ,周开基 ,郑生全;电磁兼容专家系统框架研究[J];安全与电磁兼容;2004年01期
4 李正良,杨光,晏致涛;高层建筑基础设计智能决策支持系统研究[J];地下空间;2004年02期
5 周家伍;刘元雪;陈忱;王培勇;;围岩稳定性粗糙集专家系统设计[J];地下空间与工程学报;2008年06期
6 张永忠;石宇航;李正熙;;一种城市快速路入口匝道控制改进算法[J];北方工业大学学报;2008年03期
7 孙宇星,陈德望,吴建平;北京市快速环路速度-密度模型研究[J];北京交通大学学报;2004年06期
8 黄迪;钱大琳;赵春龙;;平交口右转机动车穿越直行自行车行为研究[J];北京交通大学学报;2006年03期
9 董春娇;邵春福;熊志华;;基于优化SVM的城市快速路网交通流状态判别[J];北京交通大学学报;2011年06期
10 付绍昌;黄辉先;;离散交通信号控制模型及其优化算法[J];兵工自动化;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨新伟;;浅论高速公路突发事件应急管理[A];中国公路学会高速公路运营管理分会2011年度年会暨第十八次全国高速公路运营管理工作研讨会论文集[C];2011年
2 ;An New Offset Model for Arterial Road Coordinate Control and Its Optimization Method[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 王正武;罗大庸;黄中祥;;线控系统着色混合Petri网建模及其模糊控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 曹波伟;薛青;牛金涛;龚长虹;刘磊;;基于神经网络和专家系统的装备智能故障诊断的研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
5 张蔚;梁加红;马国力;;基于嵌入式CLIPS的导弹通用仿真测试系统研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
6 朱志高;;邵阳市人民广场环形交叉口交通改善方案研究[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
7 胡家宝;姚宁波;张玉民;;基于网络道路交通流仿真平台的研究与设计[A];湖北省机械工程学会机械设计与传动专业委员会第十五届学术年会论文集(一)[C];2007年
8 乔健;宣慧玉;;单交叉口的模糊控制与优化[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
9 张立东;王英龙;潘景山;段青;;基于FANN理论的城市道路交通状态判别算法[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
10 茹锋;高琴兰;李曙光;巨永锋;;线控制算法中相位差模糊控制器的设计[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘文全;基于GIS的海上石油平台溢油应急决策支持系统结构与应用研究[D];中国海洋大学;2010年
2 朱小刚;高速公路视觉空间研究及其在景观规划中的应用[D];华南理工大学;2010年
3 谢东繁;基于微观模型的城市道路交通流若干典型问题研究[D];北京交通大学;2011年
4 宋晓梅;常规公交网络运行可靠性多层次评价模型与算法[D];北京交通大学;2010年
5 赖军臣;基于病症图像的玉米病害智能诊断研究[D];石河子大学;2010年
6 张勇;交通流的非线性分析、预测和控制[D];北京交通大学;2011年
7 杨远舟;快速公交时空优先策略及其建模研究[D];北京交通大学;2011年
8 董春娇;多状态下城市快速路网交通流短时预测理论与方法研究[D];北京交通大学;2011年
9 袁满荣;昆明市主城区交通控制关键技术研究[D];吉林大学;2011年
10 韩萍;环形交叉口交通流运行特性[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李炜;基于ARM的城市多路口智能交通控制器设计[D];安徽工程大学;2010年
2 陈善智;基于时间窗口的高速公路交通分析系统研究[D];山东科技大学;2010年
3 崔静怡;基于车载导航系统的大区域路径规划算法的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
4 常春艳;矿山土地复垦方案论证管理系统研究[D];山东农业大学;2010年
5 王铁成;信号交叉口间路段上的车辆排队模型研究[D];大连理工大学;2010年
6 李志强;Q学习在单路口交通信号控制中的应用研究[D];长沙理工大学;2010年
7 谢纪祥;城市干线道路信号协调优化控制研究[D];长沙理工大学;2010年
8 王诚;齿轮精度设计及加工误差分析智能系统研究[D];长沙理工大学;2010年
9 李祖威;基于WITNESS集装箱码头道路交通系统仿真分析[D];大连海事大学;2010年
10 李彦华;卫星网络管理系统中的自检验与更新技术研究[D];沈阳理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张玉梅;曲仕茹;温凯歌;;基于混沌和RBF神经网络的短时交通流量预测[J];系统工程;2007年11期
2 朱文兴,贾磊;城市交通主干路相位差优化研究[J];计算机工程与应用;2005年20期
3 刘金;邓卫;;基于模糊神经网络的交通事故微观预测方法研究[J];交通运输工程与信息学报;2011年04期
4 王薇;杨兆升;赵丁选;;有限阶段马尔可夫决策的可变限速控制模型[J];交通运输工程学报;2011年05期
5 张立东;贾磊;朱文兴;;基于模糊理论的交通溢流识别算法[J];计算机应用;2012年08期
6 张明;韩松臣;黄林源;;基于双重力模型和人工神经网络的空中交通流量组合预测[J];西南交通大学学报;2009年05期
7 王正武;罗大庸;黄中祥;张航;;线控系统协调优化模型及其改进粒子群算法研究[J];系统工程理论与实践;2007年10期
8 高雨,沈国江,叶炜;城市路网交通分散协调控制[J];信息与控制;2005年05期
9 张慧哲;王坚;任子晖;;一种基于重要度的实值粗糙集模型及其在交通状态辨识中的应用[J];信息与控制;2009年05期
10 刘智勇,吴今培,李秀平,万百五;城市交通大系统递阶模糊神经网络控制[J];信息与控制;1997年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 齐龙涛;基于粒子滤波的交通流状态预测及其优化研究[D];北京交通大学;2011年
2 宋现敏;交叉口协调控制相位差优化方法研究[D];吉林大学;2005年
3 李晓红;城市干线交通信号协调优化控制及仿真[D];大连理工大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张秀媛,达庆东;模糊控制理论在城市公共交通中的应用[J];北方交通大学学报;1999年05期
2 杨昊,钟雁,钱大琳;城市交通流路段行程时间预测模型[J];北方交通大学学报;2001年02期
3 史新宏,蔡伯根,穆建成;智能交通系统的发展[J];北方交通大学学报;2002年01期
4 贾顺平,李志鹏;车辆跟驰模拟中的驾驶行为与模糊逻辑控制[J];北方交通大学学报;2002年05期
5 贾顺平;彭宏勤;尹相勇;;机非混行路段上自行车对机动车行驶的摩擦干扰影响分析[J];北京交通大学学报;2006年06期
6 荣建,马建明,任福田,刘小明;利用交通仿真模型求解通行能力[J];北京工业大学学报;2001年01期
7 何佩琨,李琴,朱军,李昱波;基于DSP的雷达车辆检测器的研制[J];北京理工大学学报;2004年08期
8 林凌;韩晓斌;丁茹;李刚;洪权;;微型感应线圈车辆传感器[J];传感技术学报;2006年04期
9 王长军,卢静;基于思维过程的单交叉路口多相位模糊控制算法研究[J];城市交通;2004年03期
10 石飞,王炜,陆建;居民出行生成预测方法的归纳和创新[J];城市交通;2005年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张杰;城市交通流控制动态特性研究[D];天津大学;2007年
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1 王海霞;基于不变矩的目标识别算法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
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3 张虹;基于小波变换和不变矩的图像目标识别算法研究[D];北京工业大学;2004年
4 李民;基于活动链的居民出行行为分析[D];吉林大学;2004年
5 刘滨;基于神经网络的车牌字符识别研究[D];武汉大学;2004年
6 朱耿先;基于径向基函数(RBF)神经网络的路段行程时间预测研究[D];重庆大学;2004年
7 杨先平;城市道路行程时间预测方法研究[D];吉林大学;2005年
8 龚小兵;基于BP神经网络的车辆牌照自动识别系统的研究[D];武汉理工大学;2006年
9 吴仕勇;基于数值计算方法的BP神经网络及遗传算法的优化研究[D];云南师范大学;2006年
10 杨立娟;基于浮动车的城市道路行程时间采集与预测方法研究[D];吉林大学;2007年
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1 戴世强,冯苏苇,顾国庆;交通流动力学:它的内容、方法和意义[J];自然杂志;1997年04期
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4 彭光含;孙棣华;闫川;;一个改进的宏观交通流模型及数值计算[J];系统仿真学报;2008年17期
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6 彭锐;杨佩昆;;自行车交通流基本模型[J];同济大学学报(自然科学版);1993年04期
7 郑英力;翟润平;马社强;;交通流元胞自动机模型综述[J];公路交通科技;2006年01期
8 徐文涛;杨先清;唐刚;任林;邓敏;贾燕;;元胞自动机交通流NS模型中走停车辆的相变研究[J];徐州工程学院学报;2008年04期
9 王璇;翁小雄;;基于模糊C均值聚类的快速路交通流相态划分[J];交通信息与安全;2009年01期
10 冯蔚东,贺国光,刘豹;交通流理论评述[J];系统工程学报;1998年03期
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1 陈建阳;孙立军;杨东援;;交通流及其复杂性研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
2 钟东宁;陈森发;;道路交通系统之复杂多尺度建模[A];江苏省系统工程学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
3 张志敏;;动态交通影响下的公共停车场合理规模研究[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
4 杨少辉;马林;陈莎;;对我国城市交通控制理论研究的思考[A];2008第四届中国智能交通年会论文集[C];2008年
5 杨东霞;巨永锋;;考虑交通需求不确定性下路口交通信号的优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 陈军华;赵凛;张星臣;;基于元胞自动机理论的交通流模拟研究进展[A];第10届计算机模拟与信息技术会议论文集[C];2005年
7 杨少辉;王殿海;董斌;李爽爽;;应用交通波理论分析城市快速路交通流特性[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
8 李善德;罗善德;黄其柏;丁律辉;;基于模糊控制理论的电/磁流变液主动吸声研究[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
9 胡家宝;姚宁波;张玉民;;基于网络道路交通流仿真平台的研究与设计[A];湖北省机械工程学会机械设计与传动专业委员会第十五届学术年会论文集(一)[C];2007年
10 于江波;陈后金;;基于分段学习的BP神经网络的交通流量预测[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(下册)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报实习记者 高 原;倒立摆实验让模糊控制理论走向精确[N];大众科技报;2003年
2 易圻;还你一颗自由的心[N];中国机电日报;2000年
3 周秀芳;包头市9个节能项目一年节省3500万元[N];内蒙古日报(汉);2007年
4 闫青;在徐工科技实现国产化[N];中国建设报;2007年
5 山西 杨德印;电机的软启动(上)[N];电子报;2007年
6 王超;电费挤利润 解围靠节电[N];中国有色金属报;2008年
7 李祖斌 特约记者 何天进 董聚山 本报记者 于莘明;博士参谋[N];科技日报;2004年
8 宫成英;唐山翔云自动化机械厂攻克包装机技术难题[N];中国建材报;2006年
9 孙建;莱钢焦化厂以自动化助推焦炉生产高效化[N];中国冶金报;2007年
10 ;电热水器何以保安全?[N];中国电子报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张立东;城市交通溢流智能协调控制算法研究[D];山东大学;2012年
2 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
3 张勇;交通流的非线性分析、预测和控制[D];北京交通大学;2011年
4 赵娜乐;基于物理属性的城市快速路交通流特征参数模型[D];北京交通大学;2010年
5 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
6 于福华;特长高速公路隧道交通流研究[D];长安大学;2011年
7 丁恒;基于车辆延误理论的多态交通流信号控制研究[D];合肥工业大学;2011年
8 孙晓燕;交通流复杂动态特性的元胞自动机模型研究[D];中国科学技术大学;2010年
9 熊烈强;交通流理论及其在高速公路中的应用研究[D];武汉理工大学;2003年
10 朱琳;城市快速路交通态势评估理论与方法研究[D];北京交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金鑫君;基于多因素影响的高速公路安全行驶速度研究[D];重庆交通大学;2010年
2 肖矫矫;集装箱码头路网交通研究[D];武汉理工大学;2005年
3 马晓焱;城市常规公交站点设置方法与交通影响评价[D];合肥工业大学;2010年
4 李海鸥;基于二维OV模型的交通流稳定性分析及信息诱导策略研究[D];北京交通大学;2010年
5 王春蕾;基于热力学熵的城市快速路辅路的交通状态判别方法研究[D];东北林业大学;2011年
6 罗荣锋;城市道路信号交叉口左转交通流的组织方法研究[D];长安大学;2010年
7 朱寒菡;基于交通流理论的短消息信息流研究[D];北京邮电大学;2009年
8 张敬磊;基于数据挖掘的交通流状态辨识算法研究[D];山东理工大学;2006年
9 路伟;车辆通信网络在动态交通流中的性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 黄宇;基于排队论的公交进站影响分析[D];北京交通大学;2010年
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