本文選題：靜態(tài)O-D矩陣　切入點：動態(tài)O-D矩陣　出處：《東南大學》2017年博士論文

【摘要】：O-D矩陣是是城市交通規(guī)劃與管理的重要基礎數(shù)據(jù),包括靜態(tài)O-D矩陣和動態(tài)O-D矩陣。靜態(tài)O-D矩陣是城市中長遠交通規(guī)劃的重要基礎數(shù)據(jù),而城市的實時交通管理和控制離不開準確的動態(tài)O-D矩陣。因此,靜態(tài)O-D矩陣估計和動態(tài)O-D矩陣估計都有著重要的研究意義。傳統(tǒng)的O-D矩陣是通過大規(guī)模的問卷調查獲得,該工作代價高昂且組織難度巨大。隨著城市交通檢測技術的發(fā)展,從觀測的路段流量、交叉口轉向流量等出發(fā),基于一些數(shù)學方法來反演出O-D矩陣,成為了更有效率的方法。城市交通系統(tǒng)中往往儲備大量的歷史交通數(shù)據(jù),鑒于貝葉斯統(tǒng)計方法可以很好地挖掘這些歷史交通信息,本文分別構建了靜態(tài)O-D矩陣貝葉斯估計模型和動態(tài)O-D矩陣貝葉斯估計模型,并設計了相應的效率型求解算法。針對O-D矩陣估計的子問題,即路網(wǎng)檢測器選址問題,本文分別構建了服務于靜態(tài)O-D矩陣估計和動態(tài)O-D矩陣估計的靜態(tài)路網(wǎng)檢測器選址模型和動態(tài)路網(wǎng)檢測器運行和布設模型,同時設計了相應的求解算法。論文主要的研究內容總結如下:(1)靜態(tài)O-D矩陣貝葉斯估計模型。以貝葉斯統(tǒng)計學和網(wǎng)絡均衡理論為研究基礎,剖析了 O-D矩陣、路徑流量和路段流量的相互關系。在多元正態(tài)分布假設下,考慮交通流的總體平均水平,根據(jù)可獲得的歷史數(shù)據(jù)的不同,分別構建了基于先驗O-D信息和基于先驗路段信息的靜態(tài)O-D矩陣估計模型�；谪惾~斯統(tǒng)計的O-D矩陣估計模型不僅可以給出O-D矩陣的點估計值,還可以給出相應的置信區(qū)間。基于先驗路段信息的靜態(tài)O-D矩陣估計模型只適用于中小型城市,而基于先驗O-D信息的靜態(tài)O-D矩陣估計模型并沒有這種限制。(2)靜態(tài)路網(wǎng)檢測器選址模型。在預算限制下,根據(jù)路網(wǎng)拓撲結構、用戶出行行為以及先驗的交通流等信息,確定最優(yōu)的檢測器布設位置從而使得最終的O-D矩陣估計不確定性最小。模型中采用后驗方差協(xié)方差的跡去量化交通流估計的不確定性。通過在目標函數(shù)中參數(shù)的設置,使得構建路網(wǎng)檢測器選址模型可以服務于除O-D矩陣估計外更廣泛的規(guī)劃目標,如路段流量估計。通過算例驗證得到不同的規(guī)劃目標下會得到不同的最優(yōu)檢測器布設位置集合。(3)融合多類型觀測數(shù)據(jù)的動態(tài)O-D矩陣估計模型。在靜態(tài)O-D矩陣估計研究的基礎上,融合了多類型觀測數(shù)據(jù),構建了基于貝葉斯統(tǒng)計的動態(tài)O-D矩陣估計模型。這些多類型觀測數(shù)據(jù)包括子路徑流量或旅行時間、交叉口轉向流量和路段流量。模型中通過剖析這些多類型交通流量與O-D矩陣以及相互之間關系,有效地提高了動態(tài)O-D矩陣的估計效率。其中,子路徑旅行時間是通過隨機抽樣篩選的方法轉化為部分子路徑流量作為觀測數(shù)據(jù)進行利用。(4)動態(tài)路網(wǎng)檢測器運行和布設模型。考慮路段流量和交叉口轉向流量兩種類型的檢測器,構建了服務于動態(tài)O-D矩陣估計的動態(tài)路網(wǎng)檢測器運行和布設模型,目標是在有限的預算下確定最優(yōu)的檢測器運行策略和布設布設策略使得最終的動態(tài)O-D矩陣估計不確定性最小。運行策略是指檢測器的觀測時長和起始觀測時間,而布設策略就是指檢測器的選址。模型中,單個檢測器消耗的成本并不是如傳統(tǒng)方法中保持不變,而是包含一個固定的布設成本和一個隨著觀測時長增長而線性增加的運行成本。(5)O-D矩陣估計模型求解算法。在多元正態(tài)分布假設下,采用逐一更新觀測數(shù)據(jù)的策略去求解構建的O-D矩陣貝葉斯估計模型。該算法可以巧妙地降低矩陣維數(shù)且避免矩陣的求逆運算,提高了 O-D矩陣貝葉斯估計模型的實用價值。(6)路網(wǎng)檢測器選址模型求解算法。與O-D矩陣估計模型的求解算法類似,采用逐一識別檢測器布設位置的策略求解路網(wǎng)檢測器選址模型。該算法不僅簡化了計算,而且可以給出檢測器識別位置的優(yōu)先級,即對O-D矩陣估計精度提高程度越大的布設位置會被優(yōu)先識別出來。本文基于貝葉斯統(tǒng)計理論研究了城市交通規(guī)劃中的O-D矩陣估計問題和相關的路網(wǎng)檢測器選址問題,可以充分利用交通系統(tǒng)現(xiàn)有觀測的和歷史儲備的交通數(shù)據(jù),在有限的資源下能夠最大化O-D矩陣的估計效率和精度,為實際的交通規(guī)劃和管理提供重要的數(shù)據(jù)基礎。
[Abstract]:The O - D matrix is an important basic data for urban traffic planning and management , including static O - D matrix and dynamic O - D matrix . ( 4 ) The operation and layout model of dynamic road network detector is established . The dynamic road network detector operation and layout model based on dynamic O - D matrix estimation is constructed by taking account of two types of detectors of road traffic and intersection steering flow .

【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U491

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本文編號：1703570