發(fā)布時間：2020-05-02 20:52

【摘要】：快速路連接城市的各個區(qū)域,提供長距離快速交通服務,已經(jīng)成為支撐城市交通系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。然而,與日俱增的交通壓力導致相當比例的短距離出行需求不斷向快速路傾斜,快速路不快已經(jīng)成為眾所周知的事實。一旦出現(xiàn)交通擁堵,相對封閉的道路結(jié)構(gòu)往往不利于擁堵的控制和疏導,進行快速路擁堵機理和交通狀態(tài)的判別研究迫在眉睫。如何快速判別交通運行狀態(tài),揭示擁堵傳播的內(nèi)部機理,準確預測交通狀態(tài)的發(fā)展趨勢,是實施快速路交通控制和管理的重點和難點,也是解決城市交通問題的重要環(huán)節(jié)。因此,立足于為交通管理提供信息服務,論文從快速路交通存在的實際問題出發(fā),開展交通擁堵傳播機理、交通狀態(tài)判別、交通流預測及浮動車數(shù)據(jù)處理等相關(guān)問題的理論與方法研究。基于交通流量守恒定律,對常發(fā)性擁堵和偶發(fā)性擁堵的瓶頸交通流進行同質(zhì)抽象,結(jié)合尖點突變理論平衡曲面方程,建立擁堵臨界傳播速度方程,在考慮關(guān)鍵影響因素的前提下,對擁堵的傳播速度、持續(xù)時間和影響范圍等參數(shù)進行量化,提出快速路擁堵傳播機理模型,并通過兩種交通條件下的仿真對所提模型進行驗證,當快速路出現(xiàn)交通擁堵時,根據(jù)瓶頸處和擁堵臨界面的流量差計算出擁堵傳播的相關(guān)參數(shù),進而采取及時有效的交通控制。以實現(xiàn)交通狀態(tài)準確判別為目標,一方面,基于交通流演化過程的突變特性,將交通流三參數(shù)的空間分布和尖點平衡曲面進行聯(lián)合分析,確定交通流運行的最佳控制點,并據(jù)此提取出交通狀態(tài)的邊界;另一方面,利用聚類算法,從數(shù)據(jù)的角度分析交通流特征,提出改進的半監(jiān)督K-Means算法實現(xiàn)交通狀態(tài)的準確聚類,證明三相交通流理論與實測數(shù)據(jù)的高度一致性;基于此,定義交通狀態(tài)指數(shù),根據(jù)交通流速度數(shù)據(jù)實現(xiàn)交通狀態(tài)判定。圍繞城市快速路交通流預測問題,從路段、快速路、區(qū)域快速路網(wǎng)三個層面展開研究。針對快速路段,建立宏觀交通流狀態(tài)空間模型,提出改進的抗差UKF算法,根據(jù)觀測協(xié)方差矩陣自適應選擇抗差策略,實現(xiàn)快速路段的交通流狀態(tài)估計;針對長距離快速路,首先對浮動車數(shù)據(jù)存在的異常和缺失問題展開研究,提出異常數(shù)據(jù)檢測算法和缺失數(shù)據(jù)修復算法,為后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)支撐;其次,在掌握交通流周期性和隨機性的前提下,提出基于交通流特性的多尺度混合預測算法,并利用修復后的浮動車速度數(shù)據(jù)進行實驗,實現(xiàn)了快速路交通流的準確預測和交通狀態(tài)的實時判別;針對區(qū)域快速路網(wǎng),基于深度學習的理論框架,從數(shù)據(jù)標準化、數(shù)據(jù)重構(gòu)、交通流特性等角度進行優(yōu)化,提出基于LSTM-RNN的路網(wǎng)交通流預測模型,保證周期性交通流的穩(wěn)定復現(xiàn),同時放大交通流的隨機波動特性,同樣利用修復后的浮動車數(shù)據(jù)完成模型驗證,研究發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的提升和模型結(jié)構(gòu)的改進有助于在提高預測精度的同時減少模型的訓練時間,提高算法的實用性。論文從城市快速路的實際交通問題出發(fā),完成了擁堵傳播機理模型、交通狀態(tài)判別、交通流預測模型搭建和數(shù)據(jù)處理及驗證四個環(huán)節(jié)的研究,同時從提高模型和算法的實用性和適用范圍等方面提出了展望,以期能夠為城市快速路交通管理提供可靠的理論和技術(shù)支撐。
【圖文】：

圖 4-3 突變平衡曲面交通流時空分布4.1.2 快速路交通狀態(tài)演化本節(jié)研究采用的實測數(shù)據(jù)樣本如表 4-1 所示關(guān)算法獲取“車速-車頭間距”數(shù)據(jù)[129][130]，拍攝地交通流特征，兩個樣本的數(shù)據(jù)持續(xù)時間涵蓋工作的天氣條件一致，不存在環(huán)境因素造成的數(shù)據(jù)誤1) 樣本 1 為雙向 6 車道，數(shù)據(jù)采集地點是內(nèi)環(huán)為雙向 8 車道，采集地點位于延安高架與南2) 樣本 1 中路段靠近雙向隔離欄的內(nèi)側(cè)車道為道的車流對內(nèi)側(cè)車道的影響最小，故選擇 3近雙向隔離欄的內(nèi)側(cè)車道為 4 車道，3、2、

44圖 4-5 基于尖點突變的交通流參數(shù)分布流消散演化 J→S→F速度突變使得交通流從自由流到阻塞流的演化過程在較短的時間內(nèi)完成，即布區(qū)域較窄。然而，交通流的消散過程要耗費較長的時間。以樣本 2 為例，是交通擁堵出現(xiàn)之后，流量與占有率的分布變化，，圖 a-e 分別是每個時段（30 的流量-占有率分布關(guān)系，從 a 到 c，擁堵進一步惡化，流量幾乎全部分布在 c 所示時段最為嚴重，平均流量降至約 1500pcu/h，從圖 d 到圖 e，擁堵開始流恢復正常，平均流量恢復至 1800pcu/h。圖 f 所示是將全部時段的流量分布進行疊加之后的結(jié)果，與圖 4-1 所示的交
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U491.265

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王萬里;;城市快速路出入最小間距分析[J];工程建設與設計;2018年01期

2 靳燦章;任雁飛;;高速公路與城市快速路的差異性分析[J];低溫建筑技術(shù);2018年03期

3 李會忠;袁奕琪;林敏;;大城市快速路對沿線生態(tài)環(huán)境影響及改進措施[J];山西建筑;2017年01期

4 黃海珍;;淺談城市快速路養(yǎng)護管理[J];北方交通;2017年03期

5 賀_g婷;王懷中;;中等城市快速路布局交通影響因素研究[J];建材與裝飾;2017年20期

6 王書灝;;城市快速路整治精細化管理措施與應用[J];價值工程;2017年22期

7 汪慧君;;城市快速路出入口設置密度的統(tǒng)計分析[J];建材與裝飾;2017年31期

8 李輝;;城市快速路出入口設置研究[J];黑龍江交通科技;2017年07期

9 陳林;;淺析城市快速路出入口設置[J];智能城市;2016年05期

10 樊永華;李波;;淺談城市快速路橫斷面設計[J];城市地理;2016年22期

相關(guān)會議論文 前10條

1 吳楠;鈕衛(wèi)東;;大城市快速路網(wǎng)布局方法淺析[A];2010年中國大城市交通規(guī)劃研討會——中國城市交通規(guī)劃2010年會論文集[C];2010年

2 李量;;內(nèi)環(huán)高速公路改城市快速路設計要點研究[A];2012年6月建筑科技與管理學術(shù)交流會論文集[C];2012年

3 王建強;;城市快速路出口編號編排方法研究[A];公交優(yōu)先與緩堵對策——中國城市交通規(guī)劃2012年年會暨第26次學術(shù)研討會論文集[C];2012年

4 和坤玲;;城市快速路出入口間距的確定[A];中國土木工程學會1998年全國市政工程學術(shù)交流會論文集[C];1998年

5 賀玉龍;劉小明;任福田;;城市快速路互通式立交的最小間距[A];第七次城市道路與交通工程學術(shù)會議論文集[C];2002年

6 曾偉;龔鳳剛;周驪巍;;城市快速路出入口合理布設[A];天津市土木工程學會第七屆年會優(yōu)秀論文集[C];2005年

7 劉鵬;於昊;何小洲;閆蔚東;;城市快速路交通后評估體系研究——以昆山市中環(huán)快速路為例[A];2017年中國城市交通規(guī)劃年會論文集[C];2017年

8 趙憲堯;王岳麗;王進;萬丹;;武漢市城市快速路通行能力與等級系統(tǒng)研究[A];“兩區(qū)”同建與科學發(fā)展——武漢市第四屆學術(shù)年會論文集[C];2010年

9 劉桂生;;城市快速路系統(tǒng)規(guī)劃設計[A];中國土木工程學會市政工程分會1999年學術(shù)交流會論文集[C];1999年

10 佟克正;;城市快速路規(guī)劃設計有關(guān)問題的探討[A];全國城市道路與交通工程學術(shù)會議論文集[C];1991年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 全媒體記者 王媛媛 實習生 馬思宇;安寧渠路將改建為城市快速路[N];烏魯木齊晚報(漢);2019年

2 沈陽日報、沈報融媒記者 于海;三年內(nèi) 城市快速路里程將達371公里[N];沈陽日報;2018年

3 本報記者 張孔生;從“城區(qū)路通”邁入“城區(qū)快速”[N];揚州日報;2018年

4 記者 吳生鋒 鄒平;城市快速路網(wǎng)建設二期工程昨啟動[N];揚州日報;2018年

5 本報記者 孔生 露莎;看快速路網(wǎng)將給揚城帶來什么[N];揚州日報;2018年

6 本報記者 鄭露莎;這些故事詮釋“開城先開路”[N];揚州日報;2018年

7 逯海濤;高架闖限扣分 執(zhí)法更有力度[N];浙江日報;2017年

8 記者 馮燕平;主動作為 敢于擔當 以扎實的工作成果確�！靶腋９こ獭被菝裆鶾N];呼和浩特日報(漢);2017年

9 本報評論記者 徐寧;城市快速路讓人充滿期待[N];嘉興日報;2017年

10 本報記者 朱宇鯤;蘭州“城市快速路”越來越近[N];甘肅日報;2017年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 王祥雪;城市快速路交通擁堵機理及狀態(tài)判別理論與方法研究[D];華南理工大學;2018年

2 胡娟娟;城市快速路安全服務水平評價理論與方法研究[D];北京工業(yè)大學;2017年

3 王亮;城市快速路交通流采集與控制相關(guān)問題研究[D];天津大學;2005年

4 楊少輝;城市快速路系統(tǒng)交通瓶頸形成、擴散特性與控制方法研究[D];吉林大學;2006年

5 蔡曉禹;城市快速路自動事故檢測方法研究[D];同濟大學;2007年

6 陳峰;高速公路與關(guān)聯(lián)城市快速路結(jié)合部路網(wǎng)智能控制方法及應用研究[D];北京交通大學;2012年

7 李銳;城市快速路立體交叉系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安建筑科技大學;2013年

8 敖谷昌;城市快速路交通狀態(tài)特性及關(guān)聯(lián)分析方法研究[D];北京交通大學;2014年

9 丁宏飛;城市快速路交通信息提取與協(xié)同優(yōu)化研究[D];西南交通大學;2015年

10 王振華;車路協(xié)同環(huán)境下城市道路交織區(qū)駕駛行為特性及控制策略研究[D];北京工業(yè)大學;2016年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 柳雪麗;城市快速路與常規(guī)道路銜接控制優(yōu)化方法研究[D];重慶交通大學;2018年

2 金春林;重慶城市快速路既有立交現(xiàn)狀評估與改造方案研究[D];重慶交通大學;2017年

3 謝雨辰;單向五車道快速路指路信息優(yōu)化設置研究[D];重慶交通大學;2017年

4 梁菊秀;城市快速路隧道施工風險管理研究[D];蘭州交通大學;2018年

5 王胤皓;城市快速路出口交通沖突影響及建模研究[D];長安大學;2018年

6 涂雄;城市快速路及出入口節(jié)點交通功能研究[D];長安大學;2018年

7 張浩宇;基于語音導航提示的城市快速路出口變道行動距離研究[D];長安大學;2018年

8 陳偉;城市快速路建設工期延誤影響因素及故障模式分析[D];華僑大學;2018年

9 楊希東;濟南中心城區(qū)城市快速路線網(wǎng)布局優(yōu)化研究[D];山東建筑大學;2018年

10 欒燕海;事故下城市快速路多匝道協(xié)調(diào)控制信號施加策略研究[D];河北工業(yè)大學;2016年

本文編號：2647472