發(fā)布時(shí)間：2020-09-27 10:56

　　 交通擁堵預(yù)防與治理是城市道路交通管理中長(zhǎng)期存在的難題,而交通瓶頸往往是交通擁堵的引發(fā)點(diǎn)和始發(fā)點(diǎn),因此,研究城市道路網(wǎng)交通瓶頸具有重要意義。交通瓶頸預(yù)警正是在交通擁堵出現(xiàn)前,通過(guò)分析當(dāng)前交通狀態(tài)、研判發(fā)展趨勢(shì),進(jìn)而識(shí)別城市道路網(wǎng)中可能發(fā)展成為交通瓶頸的交通節(jié)點(diǎn),明確誘發(fā)交通瓶頸的原因,為交通管理措施的制定或調(diào)整提供決策依據(jù),最終實(shí)現(xiàn)延緩甚至避免交通擁堵出現(xiàn)的目的。交叉口是多方向交通流的匯聚點(diǎn),導(dǎo)致各方向交通流通過(guò)效率低;信號(hào)控制是保障交叉口通行效率和減少交通沖突的最有效方式,且在城市道路網(wǎng)中覆蓋率廣;因此,信號(hào)交叉口將作為城市道路網(wǎng)交通瓶頸預(yù)警的主要對(duì)象。本文立足于城市道路網(wǎng)交通瓶頸預(yù)警研究需求,以信號(hào)交叉口為主要研究對(duì)象,圍繞城市道路網(wǎng)交通瓶頸預(yù)警流程以及關(guān)鍵支撐技術(shù)開(kāi)展研究,以期為城市道路網(wǎng)交通瓶頸預(yù)警提供理論和技術(shù)支持。本文以交通瓶頸研究現(xiàn)狀為基礎(chǔ),以交通瓶頸管理需求為導(dǎo)向,制定城市道路網(wǎng)交通瓶頸預(yù)警流程,提出交通瓶頸預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)需求,并分別對(duì)城市道路短時(shí)交通流預(yù)測(cè)、信號(hào)交叉口特征參數(shù)和控制方法、區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)在對(duì)交通瓶頸特征、交通管理需求分析的基礎(chǔ)上,提出城市道路網(wǎng)交通瓶頸預(yù)警流程和關(guān)鍵技術(shù)需求。通過(guò)梳理交通瓶頸類型及其基本特征,以城市道路交通瓶頸管理需求為導(dǎo)向,將城市道路網(wǎng)交通瓶頸預(yù)警流程劃分為四個(gè)部分,分別為交通基礎(chǔ)信息采集與分析、潛在交通瓶頸識(shí)別、潛在交通瓶頸誘因分析和交通瓶頸預(yù)警信息發(fā)布。在支撐交通瓶頸預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)中,城市道路短時(shí)交通流預(yù)測(cè)技術(shù)是潛在交通瓶頸識(shí)別的重要工具,信號(hào)交叉口交通特征分析技術(shù)是基于交通流實(shí)時(shí)狀態(tài)的潛在交通瓶頸識(shí)別方法和提升信號(hào)控制效率的基礎(chǔ),協(xié)調(diào)式信號(hào)控制方法是分析潛在交通瓶頸誘因和進(jìn)行潛在交通瓶頸改善的重要手段。以上關(guān)鍵技術(shù)雖然已取得一定研究成果,但仍具有很大提升空間,本文將對(duì)上述技術(shù)進(jìn)一步研究和改進(jìn)。(2)基于城市道路網(wǎng)交通流數(shù)據(jù)的時(shí)空相關(guān)性,提出城市道路交通流時(shí)空數(shù)據(jù)的降維方法,提高既有短時(shí)交通流預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性。既有短時(shí)交通流預(yù)測(cè)模型主要應(yīng)用于公路交通流預(yù)測(cè),直接應(yīng)用于城市道路短時(shí)交通流預(yù)測(cè)難以適應(yīng)城市道路交通流的波動(dòng)性,預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性較低。本文基于城市道路交通流的時(shí)空相關(guān)性,提出城市道路交通流時(shí)空數(shù)據(jù)的降維方法,旨在提高既有短時(shí)交通流預(yù)測(cè)模型在城市道路交通流預(yù)測(cè)中的精度,以定性分析進(jìn)行影響路段的初選、以多維尺度法對(duì)初選影響路段進(jìn)行聚類分組、以相關(guān)性分析篩選最終影響路段。分別利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多元線性回歸預(yù)測(cè)模型驗(yàn)證提出的交通流數(shù)據(jù)降維方法對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響,結(jié)果表明提出的降維方法能提高城市道路短時(shí)交通流預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)精度和運(yùn)算速度。(3)在分析信號(hào)交叉口特征參數(shù)敏感度和標(biāo)定準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上,通過(guò)研究信號(hào)交叉口進(jìn)口道排隊(duì)車輛車頭時(shí)距分布,提出信號(hào)交叉口特征參數(shù)標(biāo)定方法和信號(hào)控制方法。以信號(hào)損失時(shí)間、飽和流率和車頭時(shí)距為信號(hào)交叉口主要特征參數(shù),通過(guò)特征參數(shù)的敏感度和標(biāo)定準(zhǔn)確性分析,得出特征參數(shù)現(xiàn)有標(biāo)定方式的不足,提出從車頭時(shí)距分布出發(fā)對(duì)特征參數(shù)的標(biāo)定進(jìn)行優(yōu)化;通過(guò)對(duì)車頭時(shí)距分布的研究可知,固定位置處車頭時(shí)距服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,連續(xù)排隊(duì)位置車頭時(shí)距服從對(duì)數(shù)分布,且不宜采用固定分位點(diǎn)標(biāo)定每個(gè)排隊(duì)位置的車頭時(shí)距;以車頭時(shí)距分布為基礎(chǔ),探索信號(hào)交叉口特征參數(shù)標(biāo)定以及不以飽和流率和總損失時(shí)間為變量的信號(hào)控制方法,提出最佳綠燈時(shí)間控制方法、交叉口動(dòng)態(tài)通行能力計(jì)算方法以及不以車道通行能力和信號(hào)損失時(shí)間為變量的信號(hào)配時(shí)算法。(4)以聯(lián)合樹(shù)法和強(qiáng)化學(xué)習(xí)的結(jié)合算法進(jìn)行區(qū)域交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制,通過(guò)基本理論優(yōu)化提高算法對(duì)交通信號(hào)控制的適用性,通過(guò)應(yīng)用功能優(yōu)化滿足交通瓶頸預(yù)警對(duì)信號(hào)協(xié)調(diào)控制的需求。為滿足交通瓶頸預(yù)警需求,提出結(jié)合聯(lián)合樹(shù)法和強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法對(duì)區(qū)域交通信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,但現(xiàn)有研究成果在信息傳遞方法、參數(shù)設(shè)置、動(dòng)作選擇策略、最大生成樹(shù)分析、單個(gè)交叉口運(yùn)行效果方面還存在不足,難以滿足交通瓶頸預(yù)警需求。在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上,提出從基本理論優(yōu)化和應(yīng)用功能優(yōu)化兩方面對(duì)基于聯(lián)合樹(shù)法的區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法進(jìn)行優(yōu)化;基本理論優(yōu)化包括核心參數(shù)優(yōu)化、基本規(guī)則優(yōu)化以及JTA信息傳遞模式優(yōu)化,應(yīng)用功能優(yōu)化包括基于單個(gè)交叉口運(yùn)行效果的算法優(yōu)化和基于交通瓶頸識(shí)別需求的回報(bào)函數(shù)優(yōu)化;構(gòu)建測(cè)試環(huán)境對(duì)改進(jìn)后的算法進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明改進(jìn)后的算法不僅能更好地適應(yīng)交通信號(hào)控制的基本需求,亦可滿足交通瓶頸預(yù)警的需求。(5)以實(shí)際城市交通環(huán)境為背景,對(duì)研究成果進(jìn)行應(yīng)用分析。以常熟市局部道路網(wǎng)及交通流數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),構(gòu)建交通模擬環(huán)境;以多種車道的車頭時(shí)距數(shù)據(jù)驗(yàn)證車頭時(shí)距分布及信號(hào)交叉口動(dòng)態(tài)通行能力;以交通模擬環(huán)境為平臺(tái),應(yīng)用基于交通流實(shí)時(shí)狀態(tài)的潛在交通瓶頸識(shí)別方法,利用不同評(píng)價(jià)指標(biāo)識(shí)別潛在交通瓶頸;應(yīng)用面向短時(shí)交通流預(yù)測(cè)需求的交通流時(shí)空數(shù)據(jù)降維方法,驗(yàn)證交通流時(shí)空數(shù)據(jù)降維方法對(duì)城市道路短時(shí)交通流預(yù)測(cè)精度和運(yùn)算速度的改善作用;在潛在交通瓶頸識(shí)別的基礎(chǔ)上,應(yīng)用基于聯(lián)合樹(shù)法的區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法分析交通瓶頸的誘發(fā)原因。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U491.54
【部分圖文】：

頸管理入手，構(gòu)建城市道路網(wǎng)交通瓶頸預(yù)警流程，繼而對(duì)支撐交通瓶頸預(yù)警的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)逡逑分別進(jìn)行深入研[�，最后利用实例分锡f猿曬目剎僮饜院褪滌眉壑到醒櫓ぁＢ畚難芯康膩義霞際趼廢咄跡保比縊盡ｅ義系諞徽灤髀坼義

本文編號(hào)：2827775