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最优基于VMS发布诱导信息快速路网动态最优制约结论

收藏本文 2024-02-12 点赞:27776 浏览:123167 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:基于可变信息标志(Variable Message Signs, VMS)的交通诱导系统是智能交通系统的组成部分,对改善路网的交通情况有重要的作用。交通诱导系统通过VMS发布诱导信息,可以有效地调节车流在路网各个道路上的分布,以而避开部分道路车流过多而产生拥堵。由于交通诱导系统发布的信息并不是强制的要求,驾驶员对于诱导信息不一定服以,诱导结果是不确定的。这种不确定性给交通诱导信息的发布对策带来了挑战,不恰当的对策可能会使交通拥堵以一个道路转移到另一个道路,甚至加重整个路网的拥堵。由此,诱导信息的发布对策是交通诱导系统的关键。本论文运用最优制约论述的策略,探讨了交通诱导系统的建模和动态信息发布对策。本论新性地提出了在驾驶员不确定服以的情况下交通诱导系统的动态最优制约策略,以及多点制约的交通诱导系统中制约点的动态选择策略。此外,相比于大多数现有探讨,本论文选择VMS在有限状态之间的切换作为制约变量,使得其优化结果具有更好的可操作性。全文的主要探讨内容和成果总结如下:(1)检测设驾驶员对VMS发布的诱导信息的服以率为固定值,运用宏观交通流模型将基于VMS的交通诱导不足归纳为一种最优制约不足。针对该不足中制约变量只在2个离散点取值的特殊情况,通过变量代换将最优制约不足转化为关于切换时刻的最优参数选择不足,依据离散系统的极小值原理给出了改善的最优梯度条件和相应的数值解法。仿真探讨发现,交通诱导对路网的改善作用在准饱和流量需求的情况下最佳。(2)检测设驾驶员对VMS发布的诱导信息的服以率为满足正态分布的随机值,探讨了含随机变量的交通诱导系统的动态优化制约不足。提出了针对该不足的双层最优制约结构,先求解下层确定的交通流分配不足,再求解上层随机的驾驶员服以不足。随后,在证明系统性能指标为服以率的凸函数的基础上,将上层的随机不足转化为系统性能指标对服以率的灵敏度最小化的确定不足并求解,解决了交通诱导系统的随机最优制约不足难以浅析求解的困难。仿真结果证实该动态优化制约策略能够快速地求解出具有较好统计性能的结果,且在参数变化时仍具有稳定的优化效果。(3)检测设驾驶员在分岔路口的路径选择概率为与下游各路段旅行时间相关的时变值,以VMS是否发布实时旅行时间信息为制约变量,探讨了考虑驾驶员选择行为模型的交通诱导系统的最优制约不足。其中驾驶员的路径选择行为用Logit模型描述,道路上瓶颈点的车辆排队历程用Point Queue模型描述。采取真实路网数据的仿真结果验证了最优制约策略的有效性,而持续性发布旅行时间信息并不是系统的最优对策。(4)在上面陈述的工作的基础上,探讨了包含多个VMS及入口匝道制约点的路网协调制约不足。针对制约点过多带来的负面效应,以无制约时各制约点的梯度信息作为特点值,将制约点按照对路网性能潜在影响的大小进行K平均聚类,提出了一种快速有效地动态选择制约点的策略。该策略弥补了交通诱导系统中制约点动态选取方面的探讨缺失。采取真实路网数据的仿真结果表明,该策略可以根据不同的场景来动态选择最佳制约点,并显著改善路网的通行效率。关键词:交通诱导系统论文最优制约论文可变信息标志论文最优信息发布对策论文随机服以率论文双层最优制约论文动态选择制约点论文

    致谢5-6

    摘要6-8

    Abstract8-15

    第1章 绪论15-37

    摘要15

    1.1 课题探讨背景15-19

    1.1.1 智能交通系统15

    1.1.2 高速公路和城市快速路的管理和制约15-18

    1.1.3 本论文的探讨课题及选题缘由18-19

    1.2 基于VMS的交通诱导不足浅析19-25

    1.2.1 交通诱导系统的相关探讨内容19-23

    1.2.2 交通诱导不足探讨的难点23-25

    1.3 动态交通诱导不足的探讨近况25-35

    1.3.1 交通流模型25-29

    1.3.2 驾驶员路径选择行为模型29-31

    1.3.3 交通诱导系统的优化制约31-35

    1.4 本论文的主要工作与内容安排35-37

    第2章 基本的VMS诱导系统的最优制约不足37-57

    摘要37

    2.1 最优制约不足37-41

    2.1.1 最优制约论述基础37-40

    2.1.2 基于VMS的交通诱导系统的最优制约不足40-41

    2.2 METANET二阶交通流模型41-46

    2.2.1 模型介绍及变量定义41

    2.2.2 路段模型41-42

    2.2.3 连接点模型42-43

    2.2.4 匝道排队模型43-44

    2.2.5 路径选择模型44

    2.2.6 路网评价模型44-45

    2.2.7 最优制约模型45-46

    2.3 VMS诱导不足的最优制约模型及求解策略46-52

    2.3.1 基于极小值原理的最优梯度条件46-47

    2.3.2 变量代换及改善最优梯度条件47-51

    2.3.3 基于梯度的优化求解策略51-52

    2.4 仿真结果及浅析52-56

    2.4.1 仿真场景描述52

    2.4.2 仿真结果52-53

    2.4.3 单场景具体浅析53-56

    2.5 本章小结56-57

    第3章 考虑驾驶员对VMS倡议随机服以的双层最优制约57-84

    摘要57

    3.1 驾驶员对VMS随机服以的交通诱导不足57-59

    3.1.1 驾驶员的不确定服以不足57-58

    3.1.2 包含随机变量的性能指标和约束58

    3.1.3 VMS诱导的随机最优制约不足58-59

    3.2 随机的VMS诱导不足的双层最优制约模型59-63

    3.2.1 双层最优制约介绍59-61

    3.2.2 下层最优制约:确定的交通流分配不足61-62

    3.2.3 上层最优制约:随机的驾驶员服以不足62-63

    3.3 去随机化策略63-71

    3.3.1 约束去随机化64-65

    3.3.2 目标函数去随机化65-66

    3.3.3 目标函数对服以率的凸性证明66-70

    3.3.4 去随机化后新的双层最优制约不足70-71

    3.4 求解策略71-74

    3.5 仿真结果及浅析74-83

    3.5.1 仿真场景描述74-77

    3.5.2 仿真结果概述77-78

    3.5.3 具体案例:下层最优制约效果78-80

    3.5.4 具体案例:上层最优制约效果80-82

    3.5.5 参数浅析82-83

    3.6 本章小结83-84

    第4章 考虑驾驶员选择行为的VMS最优信息发布对策84-108

    摘要84

    4.1 驾驶员的选择行为与用户均衡不足84-89

    4.1.1 驾驶员的路径选择与交通分配84-85

    4.1.2 静态系统最优和用户均衡85-87

    4.1.3 动态系统最优和用户均衡87-89

    4.2 考虑驾驶员选择行为的最优制约模型89-96

    4.2.1 基于Logit模型的驾驶员选择行为模型89-92

    4.2.2 基于Point Queue模型的道路排队模型92-94

    4.2.3 VMS最优信息发布不足的最优制约模型及求解94-96

    4.3 仿真结果及浅析96-107

    4.3.1 仿真路网介绍96-99

    4.3.2 同步流量分布时的优化结果99-101

    4.3.3 不同步流量分布时的优化结果101-103

    4.3.4 参数浅析103-107

    4.4 本章小结107-108

    第5章 多VMS和入口匝道的制约点选择及协调制约108-123

    摘要108

    5.1 多VMS诱导不足的制约点选择108-113

    5.1.1 静态VMS选址不足109-110

    5.1.2 动态VMS选址不足110-111

    5.1.3 基于数据特点的聚类策略111-113

    5.2 VMS和入口匝道的协调制约113-115

    5.2.1 交通诱导与匝道制约的协调制约不足113-114

    5.2.2 基于METANET模型的协调制约模型114-115

    5.3 多VMS和入口匝道的制约点选择及协调制约不足求解115-117

    5.3.1 计算梯度信息115-116

    5.3.2 基于K平均法的制约点选择116-117

    5.3.3 最优解的数值求解策略117

    5.4 仿真结果及浅析117-122

    5.4.1 仿真路网介绍117-121

    5.4.2 单场景的制约效果浅析121-122

    5.5 本章小结122-123

    第6章 结论123-127

    6.1 本论文探讨工作总结123-124

    6.2 未来探讨展望124-127

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