【博士】城市快速路動態(tài)OD矩陣估計研究【2009】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：交通運輸規(guī)劃與管理　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：北京交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市化進程的不斷加快，城市的交通擁堵問題越來越引起交通研究者的關(guān)注。在過去的幾十年中，許多智能交通理論和管理方法已經(jīng)應(yīng)用于實際的交通管理中，這對于改善路網(wǎng)的交通狀況和提高交通網(wǎng)絡(luò)效率具有重要意義。城市交通設(shè)施功能化是改善日益惡化的交通狀況和緩解交通擁堵的一個重要措施。因而，用于承載城市內(nèi)長距離運輸和大交通量的快速路，已經(jīng)獲得了迅速的發(fā)展。動態(tài)OD估計是智能交通系統(tǒng)的一個重要組成部分，深入地研究快速路動態(tài)OD估計對優(yōu)化城市交通控制、緩解交通擁堵和發(fā)展城市路網(wǎng)的OD估計等具有重要意義。　　本論文目的是發(fā)展有效并實用的快速路動態(tài)OD估計模型和算法，主要沿著動態(tài)OD估計的非基于交通分配方法主線對快速路動態(tài)OD估計進行深入研究。首先，總結(jié)和分析了目前靜態(tài)和動態(tài)的OD估計模型及算法。其次，依據(jù)快速路的交通流特征，提出了一個宏觀交通流模型參數(shù)估計的狀態(tài)空間模型及其在線估計算法。再者，依據(jù)車隊離散的正態(tài)分布假設(shè)，研究了城市快速路通道和城市快速路網(wǎng)的動態(tài)OD估計，并構(gòu)建了模型，設(shè)計了相應(yīng)的求解算法。最后，論文通過動態(tài)交通分配仿真，對所提出的模型進行案例評估?！　≌撐牡闹饕獎?chuàng)新性成果和內(nèi)容如下：　　1．構(gòu)建了宏觀交通流模型參數(shù)估計的狀態(tài)空間模型。為了獲得更精確的動態(tài)OD間時變的車輛平均行程時間估計，建立了宏觀交通流模型參數(shù)估計的狀態(tài)空間模型；提出了兩類估計OD間車輛平均行程時間方法，并通過數(shù)值試驗進行了對比分析?！　?．提出了基于UKF算法的快速路通道的動態(tài)OD估計模型。通過考慮車輛期望速度的變化和交通流的時變本質(zhì)，結(jié)合宏觀交通流模型參數(shù)估計的狀態(tài)空間模型，構(gòu)建了兩個快速路通道的動態(tài)OD估計模型；通過仿真試驗對模型進行評估和對比分析。評估結(jié)果表明，所提出的OD估計是穩(wěn)態(tài)和實用的?！　?．UKF算法的引入和改進。UKF算法是一種新的、適合于非線性系統(tǒng)的Kalman濾波算法，其優(yōu)點是并不需要計算復(fù)雜的Jacobian矩陣。標準的UKF算法并不考慮存在的約束問題，這必然會給估計帶來較大的誤差。為了減少估計誤差，論文對標準的UKF算法進行了改進，著重考慮了在約束條件下的截斷問題，這將為運用UKF算法求解存在約束的其他模型提供了新的思路?！　?．基于行程時間的正態(tài)分布假設(shè)，構(gòu)建了基于動態(tài)檢測線技術(shù)的快速路網(wǎng)動態(tài)OD估計模型。在沒有任何徑路信息狀況下，依據(jù)行程時間的正態(tài)分布假設(shè)和檢測線技術(shù)，修改了行程時間估計和量測方程，擴展了線性動態(tài)OD估計模型為快速路網(wǎng)的非線性動態(tài)OD估計模型，并通過仿真數(shù)據(jù)對模型和算法進行了評估。　　5．提出基于交通分配的城市快速路網(wǎng)的動態(tài)OD估計模型。首先，考慮到路網(wǎng)信息獲取的不完全性，論文基于交通分配模型和OD間車輛行程時間的正態(tài)分布假設(shè)發(fā)展了K．Ashok所提出的路網(wǎng)估計模型。其次，論文結(jié)合動態(tài)檢測線技術(shù)，構(gòu)建了組合的快速路網(wǎng)動態(tài)OD估計模型。最后，運用仿真數(shù)據(jù)對提出的模型進行了分析評估。評估結(jié)果表明，提出的快速路網(wǎng)動態(tài)OD估計是穩(wěn)態(tài)的。　　

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