收藏本站
收藏 | 论文排版

面向城市道路网交通瓶颈预警的信号控制关键技术研究

赵顗  
【摘要】:交通拥堵预防与治理是城市道路交通管理中长期存在的难题,而交通瓶颈往往是交通拥堵的引发点和始发点,因此,研究城市道路网交通瓶颈具有重要意义。交通瓶颈预警正是在交通拥堵出现前,通过分析当前交通状态、研判发展趋势,进而识别城市道路网中可能发展成为交通瓶颈的交通节点,明确诱发交通瓶颈的原因,为交通管理措施的制定或调整提供决策依据,最终实现延缓甚至避免交通拥堵出现的目的。交叉口是多方向交通流的汇聚点,导致各方向交通流通过效率低;信号控制是保障交叉口通行效率和减少交通冲突的最有效方式,且在城市道路网中覆盖率广;因此,信号交叉口将作为城市道路网交通瓶颈预警的主要对象。本文立足于城市道路网交通瓶颈预警研究需求,以信号交叉口为主要研究对象,围绕城市道路网交通瓶颈预警流程以及关键支撑技术开展研究,以期为城市道路网交通瓶颈预警提供理论和技术支持。本文以交通瓶颈研究现状为基础,以交通瓶颈管理需求为导向,制定城市道路网交通瓶颈预警流程,提出交通瓶颈预警关键技术需求,并分别对城市道路短时交通流预测、信号交叉口特征参数和控制方法、区域信号协调控制等关键技术开展研究。具体研究内容如下:(1)在对交通瓶颈特征、交通管理需求分析的基础上,提出城市道路网交通瓶颈预警流程和关键技术需求。通过梳理交通瓶颈类型及其基本特征,以城市道路交通瓶颈管理需求为导向,将城市道路网交通瓶颈预警流程划分为四个部分,分别为交通基础信息采集与分析、潜在交通瓶颈识别、潜在交通瓶颈诱因分析和交通瓶颈预警信息发布。在支撑交通瓶颈预警的关键技术中,城市道路短时交通流预测技术是潜在交通瓶颈识别的重要工具,信号交叉口交通特征分析技术是基于交通流实时状态的潜在交通瓶颈识别方法和提升信号控制效率的基础,协调式信号控制方法是分析潜在交通瓶颈诱因和进行潜在交通瓶颈改善的重要手段。以上关键技术虽然已取得一定研究成果,但仍具有很大提升空间,本文将对上述技术进一步研究和改进。(2)基于城市道路网交通流数据的时空相关性,提出城市道路交通流时空数据的降维方法,提高既有短时交通流预测模型的准确性。既有短时交通流预测模型主要应用于公路交通流预测,直接应用于城市道路短时交通流预测难以适应城市道路交通流的波动性,预测结果准确性较低。本文基于城市道路交通流的时空相关性,提出城市道路交通流时空数据的降维方法,旨在提高既有短时交通流预测模型在城市道路交通流预测中的精度,以定性分析进行影响路段的初选、以多维尺度法对初选影响路段进行聚类分组、以相关性分析筛选最终影响路段。分别利用BP神经网络、多元线性回归预测模型验证提出的交通流数据降维方法对预测结果的影响,结果表明提出的降维方法能提高城市道路短时交通流预测模型的预测精度和运算速度。(3)在分析信号交叉口特征参数敏感度和标定准确性的基础上,通过研究信号交叉口进口道排队车辆车头时距分布,提出信号交叉口特征参数标定方法和信号控制方法。以信号损失时间、饱和流率和车头时距为信号交叉口主要特征参数,通过特征参数的敏感度和标定准确性分析,得出特征参数现有标定方式的不足,提出从车头时距分布出发对特征参数的标定进行优化;通过对车头时距分布的研究可知,固定位置处车头时距服从对数正态分布,连续排队位置车头时距服从对数分布,且不宜采用固定分位点标定每个排队位置的车头时距;以车头时距分布为基础,探索信号交叉口特征参数标定以及不以饱和流率和总损失时间为变量的信号控制方法,提出最佳绿灯时间控制方法、交叉口动态通行能力计算方法以及不以车道通行能力和信号损失时间为变量的信号配时算法。(4)以联合树法和强化学习的结合算法进行区域交通信号协调控制,通过基本理论优化提高算法对交通信号控制的适用性,通过应用功能优化满足交通瓶颈预警对信号协调控制的需求。为满足交通瓶颈预警需求,提出结合联合树法和强化学习算法对区域交通信号进行协调控制,但现有研究成果在信息传递方法、参数设置、动作选择策略、最大生成树分析、单个交叉口运行效果方面还存在不足,难以满足交通瓶颈预警需求。在现有研究基础上,提出从基本理论优化和应用功能优化两方面对基于联合树法的区域信号协调强化学习算法进行优化;基本理论优化包括核心参数优化、基本规则优化以及JTA信息传递模式优化,应用功能优化包括基于单个交叉口运行效果的算法优化和基于交通瓶颈识别需求的回报函数优化;构建测试环境对改进后的算法进行验证,结果表明改进后的算法不仅能更好地适应交通信号控制的基本需求,亦可满足交通瓶颈预警的需求。(5)以实际城市交通环境为背景,对研究成果进行应用分析。以常熟市局部道路网及交通流数据为基础,构建交通模拟环境;以多种车道的车头时距数据验证车头时距分布及信号交叉口动态通行能力;以交通模拟环境为平台,应用基于交通流实时状态的潜在交通瓶颈识别方法,利用不同评价指标识别潜在交通瓶颈;应用面向短时交通流预测需求的交通流时空数据降维方法,验证交通流时空数据降维方法对城市道路短时交通流预测精度和运算速度的改善作用;在潜在交通瓶颈识别的基础上,应用基于联合树法的区域信号协调强化学习算法分析交通瓶颈的诱发原因。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 曾真;穆程;;城市道路交通瓶颈识别方法研究[J];公路与汽运;2018年04期
2 石崧,陈娴;武汉主城区交通瓶颈透视及科学规划管理探讨[J];城市规划;2002年03期
3 黄志刚;京九铁路对江西经济影响的定量分析[J];铁道运输与经济;1997年01期
4 倪东生;张艳芳;;现代化城市交通瓶颈的匹配性解决路径和机制[J];物流技术;2015年16期
5 邱淳风;温晓岳;靳明豪;李建元;;一种城市交通瓶颈的计算方法[J];计算机时代;2015年07期
6 ;动态[J];农村工作通讯;2016年12期
7 施润;陈桔;桓释宇;梁峰;刘聪;;昆明城市东北出入口交通瓶颈调查分析与对策[J];交通科技与经济;2009年06期
8 ;打破农村交通瓶颈 助推美丽乡村建设[J];山东经济战略研究;2016年11期
9 崔洪军;张志磊;朱敏清;;基于节能减排的高速公路瓶颈处拥挤车流控制技术研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2016年03期
10 杨紫洁;贾志绚;;交通瓶颈处大、小型车插队行为的演化分析[J];太原科技大学学报;2014年01期
11 ;汉源老区交通瓶颈破解指日可待[J];中国老区建设;2015年04期
12 庄儒仲;;珠海力争两年突破交通瓶颈[J];珠江水运;2009年04期
13 吴振文;龙山县努力解决贫困地区交通瓶颈问题[J];宏观经济管理;2002年07期
14 曾广湘;薛郁;;准滑模控制应用于行人通道的交通瓶颈[J];物理学报;2011年01期
15 向民贵;李新华;袁绍仁;;精准扶贫 金融先行[J];新湘评论;2018年05期
16 姬高生;;破除交通基础设施瓶颈制约 释放贵州后发赶超动能[J];知行铜仁;2016年05期
17 王守金;;继续打破合川铜梁大足交通瓶颈[J];公民导刊;2015年11期
18 李静;;突破交通瓶颈 初步建成珠江口西岸交通枢纽城市——访珠海市交通局党组书记、局长黄悦松[J];中共珠海市委党校珠海市行政学院学报;2008年04期
19 王纪武,龙宏;城市中心区交通瓶颈问题分析与对策——以郑州市为例[J];重庆建筑大学学报;2004年05期
20 冷静;;城市停车难的中国瓶颈与多元策略优化[J];上海城市管理;2013年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 贾丽斯;陈栋;盘薇;薛郁;;道路瓶颈处交通拥堵的能量耗散的研究[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——B水动力学基础[C];2014年
2 裴玉龙;慈玉生;;哈尔滨市西客站地区道路交通系统规划设计[A];2010年中国大城市交通规划研讨会——中国城市交通规划2010年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 赵顗;面向城市道路网交通瓶颈预警的信号控制关键技术研究[D];东南大学;2018年
2 梅朵;基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同模型研究[D];吉林大学;2015年
3 李启朗;路口瓶颈处交通状态的相图及元胞自动机模型研究[D];中国科学技术大学;2012年
4 祝会兵;基于驾驶行为细致分析的交通流建模和模拟[D];上海大学;2008年
5 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓瑞;城市区域路网交通瓶颈识别与预测[D];西南交通大学;2012年
2 刘金霞;城市道路网络交通瓶颈识别研究[D];兰州交通大学;2015年
3 尹琨杰;基于动态交通分配的城市中心区交通瓶颈识别与疏导策略研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 宋桂翠;组合交通瓶颈系统建模与控制方法研究[D];北京交通大学;2010年
5 贺寒辉;基于仿真技术的交通瓶颈研究[D];湖南大学;2006年
6 宋玉鲲;公交车站附近的城市道路交通系统模型研究与特性分析[D];北京交通大学;2009年
7 安居;交通瓶颈对区域土地利用的制约研究[D];北京工业大学;2007年
8 谷情晴;面向城市快速路的可变限速控制策略研究[D];北京交通大学;2017年
9 和飞飞;恶劣天气对城市快速路网交通状态影响规律研究[D];北京交通大学;2016年
10 贾丽斯;道路瓶颈处交通拥堵的长程相关性和能耗的研究[D];广西大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 刘旭;破除交通瓶颈筑起幸福道路[N];巴中日报;2017年
2 本报记者 刘向阳;一张卡片能否化解城市交通瓶颈[N];中国青年报;2010年
3 本报记者 胡秋菊;打造“精品工程” 破解交通瓶颈[N];常德日报;2018年
4 记者 陈斌;坚定发展信心 积极主动作为 着力破解交通瓶颈制约[N];平凉日报;2017年
5 记者 张成龙;静宁狠抓项目建设破解交通瓶颈[N];平凉日报;2017年
6 记者 冯蕾;我国交通瓶颈制约得到缓解[N];光明日报;2003年
7 ;湘西打通交通瓶颈承接东部产业转移[N];中国高新技术产业导报;2008年
8 本报记者 毛立军;望京交通瓶颈何时打破[N];人民政协报;2003年
9 刘培现;打破交通瓶颈 架起致富桥梁[N];大同日报;2008年
10 单永贵;宁强打通交通瓶颈促突破发展[N];汉中日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978