宏观交通流模型的自适应迭代学习辨识策略

城市路网交通流系统具有很强的随机性和时变性,单一固定的交通流模型难以准确地描述城市路网的实际运行情况,在考虑交通流稳态和动态特性的基础上,提出了一种含有未知时变多参数的非线性宏观交通流模型,并针对交通流固有的重复性特征,设计了一种时变多参数的自适应迭代学习辨识策略。在有限时间区间内,利用迭代学习辨识策略将参数辨识问题转化为最优跟踪控制问题,使交叉口各进口道的排队车辆数均趋于真实值,利用去伪算法的实时自适应能力调整迭代学习辨识策略的学习律增益,提高辨识策略的抗干扰能力。通过严格的数学理论推导证明了该算法的收敛性,最后采用基于模型的控制方法进行仿真实验,进一步验证了该方法的有效性。

宏观交通流模型参数的迭代学习辨识方法

利用宏观交通流行为的重复性特性,将快速路宏观交通流模型转换为包含此模型的一般离散时间非线性系统模型,然后针对此一般离散时间非线性系统模型设计了基于迭代学习的宏观交通流模型参数辨识算法.严格的理论推导证明了这种参数辨识方案的收敛性和鲁棒性.仿真结果验证了该算法的有效性.

基于宏观交通流模型的行程时间预测

以高速道路为研究对象,概述了宏观交通模型的基本方程,提出了一种基于宏观交通模拟的路径行程时间预测方法.预测方法以宏观模型输出的速度为基础计算路径行程时间,能够考虑交通拥堵以确保行程时间预测结果更合理.预测方法包含一般计算方法、由路段行程时间合成的方法(近邻组合法)这两种计算方法,后者用以加快计算速度,确保预测能够适用于较大规模路网.算例分析说明了预测方法的有效性.

基于改进宏观交通流模型的MPC算法设计

为了得到稳定有序的道路交通流,针对高速公路系统,提出了一种基于改进宏观交通流模型的模型预测控制方法。考虑到由于匝道的流入和流出给交通流带来的不确定性,该方法以各路段的交通流密度和速度为控制目标。再以传统的宏观交通流模型为基础,改进得到一个宏观交通流状态空间模型。针对多变量和控制量约束的问题,设计了基于模型预测控制的交通流密度和速度控制器,以保证更好的控制效果。仿真结果表明,交通流的密度和速度最终趋于期望值,即该方法可有效避免交通拥堵。

基于减聚类算法的RBF在宏观交通流建模中的仿真

仿真结果表明,减聚类算法能有效地寻找合适的RBF网络参数,基于减聚类算法的RBF网络在建立高速公路宏观交通流动态模型上具有训练速度快、实用性强的特点,且能以较高的精度逼近实际系统。

一种新的宏观交通流模型

为了更好地进行城市交通规划与控制,亟待发展一种有效描述交通流动的数学模型.基于交通流研究中通常采用的微观-宏观参量间的联系方法,得到了一种新的动力学模型.它以线性加权的方式考虑了车辆相对速度的影响,使得新模型更加符合实际的交通情况.新模型考虑了车辆间相对距离对后车加速度的影响,一些经典的连续交通流模型可以视为新模型的特例,如Payne模型、Wiltham模型和Zhang模型.此外,研究了新模型的特征速度和线性稳定性,发现新模型恒稳定,且模型是否具有各向异性由各向异性因子决定.

快速路网常发性拥挤的宏观交通流仿真

针对网络级快速路系统,以一个包含两个起点和两个终点的快速路网为考察对象,运用经典的快速路网宏观交通流模型METANET,对交通流进行建模与仿真,模拟了高峰时段交通需求条件下的快速路网常发性拥挤。通过仿真案例,细致地刻画了常发性拥挤在路网中形成、传播、消散的动态过程,描述了路网中交通状态的变化,分析了路网拥堵和运行效率降低的原因。仿真案例表明,网络交通流的状态演化是复杂的动态过程,路网中局部拥挤往往会演变成整个路网的拥堵,增加行车延误,降低路网总体运行效率;对交通流进行适当调节以缓解拥挤和提高路网时空利用效率,非常必要。

深圳市中心城区宏观交通流参数的背离现象

为了分析宏观交通流参数变化规律及其加载特征,选取深圳市中心区主要进出通道为研究对象,并用自动车牌识别数据验证了回滞现象.进而发现存在加权流量和加权密度变化趋势的背离现象,提出背离指标评价背离现象的强弱级别和周期特征.结果表明,交通运行状态越接近于拥堵,其加权流量和加权密度的变化趋势的背离程度越强.

考虑排队阻滞和换道的改进宏观交通流模型

考虑路段上车辆换道及交叉口处排队阻滞作用,对交通流宏观演化模型进行改进.首先在排队中考虑不同车道的速度、密度差异,建立了换道模型;然后在交叉口内部划分各流向排队车辆的累积路径,分析不同的排队溢出位置对其他车流的阻滞影响;综合考虑车辆换道及交叉口处阻滞影响,建立了改进的车道组宏观交通流模型;最后设计仿真实验对模型进行验证.结果表明,在高流量需求下,本文模型能够模拟出下游的排队溢出对其他车流的阻滞影响;且在低中高3种不同的流量需求下,改进模型计算结果与仿真输出的驶离流量基本相符,与原有模型相比精度更高;由此证实了改进模型的准确性.

快速路网宏观交通流仿真系统的开发与仿真

为了给快速路网运行状况分析和控制策略评价提供高效辅助决策工具,提出快速路网宏观交通流仿真系统整体框架,分输入模块、仿真模块和输出模块三部分,并给出采用Microsoft Visual Basic面向对象语言开发的实现流程图和关键技术。仿真案例采用该系统对包含两个起点、两个终点的快速路网进行仿真,刻画交通拥挤的形成、传播和消散过程,并模拟ALINEA匝道控制策略情景下路网的运行状况。仿真案例表明,该系统能较好地描述网络交通流的时空动态演化,是测试、评价交通控制策略的有效工具。

公交道时分复用策略宏观交通流模型研究

城市中大量公交专用道的设置在提高公共交通通行效率的同时使原有社会交通的通行能力下降。公交车道时分复用策略的使用使社会车辆在不影响公交车行驶的前提下对专用道进行动态使用,以充分利用道路资源。针对这种应用场景,提出一种考虑公交车限速作用的路段宏观交通流离散模型,仿真结果显示该模型能实现公交道时分复用场景下的交通流演化分析。

Payne-Whitham型宏观交通流模型波动特性

宏观交通流模型将交通流比拟成流体流,通过整体变量如交通流量、平均车速以及交通密度来研究其整体性质,得到了越来越多的肯定.文章采用波前展开的方法,研究Payne-Whitham型宏观交通流模型描述扰动沿交通流波动的特性,同时给出了相应的稳定性条件.最后利用Pade逼近法进行数值仿真,得到的结果与理论分析相一致.

快速路入口匝道瓶颈宏观交通流模型

基于入口匝道汇入方式与基本图形态,提出了一种调整型元胞传输模型;增加了入口匝道状态变量以追踪入口匝道交通状态,定义了新的入口匝道汇入规则;将双通行能力基本图引入到调整型元胞传输模型中,以适应不同交通状态下通行能力的变化;将单纯形法与遗传算法相结合,提出了混合多目标参数优化方法;建立了3个仿真场景,评价调整型元胞传输模型与混合多目标参数优化方法的效果。仿真结果表明:在预测入口匝道上游主线拥堵发生与结束时间方面,与经典元胞传输模型相比,调整型元胞传输模型将时间预测准确性分别提升了22.3、10.8 min;在模拟入口匝道汇入段主线拥堵传播与消散方面,调整型元胞传输模型模拟结果更加符合实际的传播与消散规律;在模拟试验路段早发性失效交通特性方面,调整型元胞传输模型对于拥堵前最大流量与拥堵后消散流量的拟合误差在4%以内,小于经典元胞传输模型;在模型仿真精度方面,调整型元胞传输模型各项评价指标均优于经典元胞传输模型,前者的仿真速度误差为10.42 km·h-1,较后者降低了25.4%;与传统的遗传算法相比,混合多目标参数优化方法的总计算次数更少,参数标定过程总耗时缩短了29.3%。

高速公路作业区宏观动力学交通流模拟

在分析高速公路作业区汇合交通特性的基础上,提出了一个高速公路作业区的宏观动力学交通流模型及模型的离散格式,并用此模型做了汇合交通流的数值模型.数值模拟结果表明,模型可基本反映交通流的物理特性,在描述不均匀密度在车流中的传递,车道数目变化对交通流的影响方面,有一定的优势.

宏观交通流模型的能耗研究

本文在几种典型的宏观交通流模型的基础上,导出能量耗散的计算公式,宏观交通流模型能耗不同于元胞自动机交通模型,其能耗不仅考虑车流速度减少,而且还要计及通过路段的车流通量引起的能耗.通过对满足黎曼初始条件的道路能耗和道路交通瓶颈处能耗的计算和理论分析,表明交通拥堵处,能量耗散比较高,而且能量耗散的变化也能反映交通拥堵产生及消散的情况.

基于二流理论的宏观交通评价模型的建立

为研究宏观道路网络交通特性,以二流理论为基础,建立道路网络宏观交通特性的评价模型。该模型引入图论的分析方法,考虑可达性的评价指标和街道的实际交通情况,全面而抽象地描述城市道路网络路段与交叉口之间的关系,并给出道路网络宏观交通特性的评价指标,最后以一简单实例说明利用该模型评价城市道路网络宏观交通特性的过程。

上海市高架道路宏观稳态交通流建模及应用

利用宏观交通流模型对高架道路的运行状况进行了评价。在模型的选择上包括三个基本模型:递推模型、起始—到达模型、起始—终点模型。利用递推模型分析了上海市中心城区高架道路交通流状态。并与实际运行情况基本吻合。可见模型从宏观层次上能充分反映高架交通流随时间和空间的变化及分布规律,从而分析、评价了高架道路各路段的交通运行状态,指出了高架道路的交通瓶颈所在。

高速公路宏观动态交通流模型的FPGA仿真实现

高速公路宏观动态模型研究对高速公路交通流的控制具有重要意义。以工控机为处理核心的系统存在的体积大、功耗大,不适宜长期在实际路口工作的缺陷,本文旨在研究一种基于FPGA的仿真实现高速公路宏观动态模型,以克服工控机的不足之处。设计了16位自定义浮点数,与Quartus II软件中公开浮点数运算IP核相比,能够在保证计算精度的前提下节省FPGA的逻辑资源。基于上述浮点数运算模块,本文对高速公路宏观动态交通流模型进行了FPGA的仿真实现,并将其结果与MATLAB运算结果进行对比。结果表明基于FPGA的仿真不仅能够满足仿真精度的指标,还可以获得更快的运算速度。

面向控制的城市快速路网宏观动态交通模型

针对我国城市交通特点,在改进经典的高速道路网宏观交通流模型METANET的基础上,提出了面向控制的城市快速路网宏观动态交通模型。该交通模型能够更好地描述快速路出口匝道流出能力受限、快速路主线起始点车流以及快速路主线车速控制等现象。对上海高架快速路的实际交通流数据进行了仿真研究,结果表明该模型较好地反映了城市快速路交通流的动态演化特征,可以作为城市交通控制系统分析和设计的有力工具。

快速路网拥挤应对策略的宏观交通仿真评价

城市交通网络日趋严峻的拥挤对交通管理者提出了严峻考验,各大城市都纷纷研究应对拥挤的良策并评价其有效性。运用先进的宏观动态交通流仿真方法,对需求激增条件下城市快速路网交通运行情形进行仿真,刻画拥挤在路网中发生、传播和消散的过程,并对基于动态交通广播信息诱导的拥堵应对策略进行了仿真评价和效果模拟,结合一个"三起点三终点"快速路网,给出了不控制和控制两种情形下的路段交通流状态(速度、流量等)时变轨迹图、路网全局交通状态视图等可视化仿真结果。仿真案例显示,宏观交通流仿真能够有效地用于诊断快速路拥堵原因、模拟各类先进交通控制策略的效果。研究成果旨在为交通管理部门设计和评价快速路网拥挤应对策略提供可借鉴思路和技术参考。