自由式路网交通拥堵预报方法研究

摘要

随着经济的不断发展和日益加剧的城市化进程，汽车保有量逐年增加，现代城市交通面临越来越多的问题，如交通拥堵、交通污染和交通事故等。这些问题对人们的出行造成许多影响，降低人们出行效率，使城市道路面临越来越大的交通压力。
　　自由式路网城市由于地形限制，交通现象尤为复杂，城市道路交通拥堵严重，拥堵疏散较为困难，为缓解自由式路网交通拥堵，对其交通流参数进行短时预测，并根据预测结果对交通拥堵状况进行判定识别，发出实时的交通拥堵预报信息非常重要。
　　本论文以自由式路网交通流为研究对象，介绍交通流基本特征参数，分析交通流参数的采集技术及其适用范围，研究交通信息与处理方法。研究自由式路网交通拥堵的交通流特性和时空分布特征，对自由式路网交通拥堵原因进行深入分析。
　　对自由式路网来说，交通流参数的相关度和城市道路断面之间的相对位置有关，距离较远，相关性比较低，同样距离近的道路断面由于某些道路交通控制措施（如单向交通或交叉口禁左等）相关性不一定强。据此，本文提出基于空间相关性的自由式路网交通参数短时预测模型。通过分析和比较单一预测方法的优缺点和适用范围，确定采用基于多维新息算法的ARIMA预测方法和RBF神经网络预测方法对自由式路网交通参数进行短时预测，并将这两种预测方法根据最优权分配进行组合，利用组合模型对交通参数进行短时预测，并通过算例验证本论文研究的组合模型对交通参数短时预测效果。
　　根据路网交通流分布的时间和空间特性，本文将自由式路网交通拥堵状况分为四个等级，即畅通、较拥堵、拥堵、堵塞。分别从交叉口、路段两方面选定评价指标，形成指标体系。采用基于层次熵定权的模糊综合评判模型对预测得到的交通流参数进行评价，识别交通拥堵状况，进而发出交通拥堵实时预报信息。
　　本文提出的交通拥堵预报方法可以及时预报交通拥堵的发生，对交通参与者交通出行路线的选择和交通管理者对交通拥堵疏散决策均有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 交通参数短时预测研究现状

1．2．2 交通拥堵状态判别研究现状

1．3 论文研究方案

1．3．1 论文研究内容

1．3．2 论文研究技术路线

第二章 自由式路网交通拥堵预报相关理论

2．1 自由式路网特性分析

2．1．1 自由式路网交叉口特性分析

2．1．2 自由式路网道路网特性分析

2．1．3 自由式路网交通流特性分析

2．2 自由式路网交通拥堵基本特征分析

2．2．1 交通拥堵的含义

2．2．2 交通拥堵的分类及属性

2．2．3 交通拥堵的交通流特性

2．2．4 交通拥堵的时空分布特征

2．2．5 自由式路网交通拥堵形成的原因

2．3 空间相关性基本理论

2．3．1 空间相关性

2．3．2 多断面交通流数据的空间相关性

2．3．3 相关系数基本原理

2．4 自由式路网交通拥堵预报原理

2．5 本章小结

第三章 交通信息的采集与预处理

3．1 交通流基本特征参数

3．2 交通信息采集技术

3．2．1 固定型交通信息采集技术

3．2．2 移动型交通信息采集技术

3．3 交通信息预处理

3．3．1 故障数据的识别

3．3．2 故障数据的修复

3．3．3 预测数据归一化处理

3．4 本章小结

第四章 自由式路网交通参数短时预测方法研究

4．1 交通流短时预测的特性

4．2 基于空间相关性的自由式路网短时交通流预测模型

4．3 ARIMA模型的预测原理及方法

4．3．1 多维ARMA(p,q)和多维ARIMA(p,d,q)

4．3．2 基于空间相关性的短时交通流参数预测ARIMA模型

4．3．3 仿真结果与分析

4．4 RBF神经网络

4．4．1 径向基函数的定义和分类

4．4．2 RBF神经网络模型

4．4．3 RBF神经网络的学习算法

4．4．4 基于空间相关性的短时交通流预测RBF神经网络模型

4．4．5 仿真结果与分析

4．5 组合模型

4．5．1 组合原理

4．5．2 权重的确定方法

4．5．3 仿真结果与分析

4．6 本章小结

第五章 自由式路网交通拥堵状态判别与预报研究

5．1 路网交通拥堵等级划分

5．2 自由式路网交通拥堵评价指标体系

5．2．1 指标体系的选取原则

5．2．2 评级指标选取方法及流程

5．2．3 自由式路网交通拥堵评价指标的确定

5．3 自由式路网交通拥堵判定模型

5．3．1 AHP-Entropy确定评价指标的权重

5．3．2 模糊综合评判

5．4 自由式路网交通拥堵信息预报

5．5 本章小结

第六章 结束语

6．1 论文主要工作

6．2 论文主要成果

6．3 论文的不足之处

致谢

参考文献

在校期间发表的论文和取得的学术成果

一 公开发表的学术论文

二 参与的科研项目