【博士】基于系統(tǒng)科學(xué)理論的城市道路交通擁擠預(yù)測與控制模型研究【2005】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：系統(tǒng)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：東南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2005年　　近年來，隨著人民生活水平的提高，城市的道路交通出現(xiàn)了持續(xù)的高速發(fā)展；在道路交通設(shè)施發(fā)展的同時(shí)交通需求以更高的速度在增長，“乘車難、行車難、停車難”的社會(huì)問題已經(jīng)在一些大城市或特大城市顯現(xiàn)出來。盡管有些城市花費(fèi)巨資擴(kuò)建或新建道路，研制道路交通智能管理系統(tǒng)或交通誘導(dǎo)系統(tǒng)，從硬件和軟件上加強(qiáng)城市道路交通建設(shè)，改善道路交通運(yùn)行狀況；但在一些關(guān)鍵路段，一旦出現(xiàn)交通事故等類似漲落，就又使部分道路交通處于交通擁擠狀態(tài)?！俺塑囯y、行車難、停車難”的社會(huì)問題如何解決?如何時(shí)刻保持城市道路交通暢通?采取哪些措施和管理手段能有效地解決或緩解已經(jīng)產(chǎn)生的道路交通擁擠呢?　　本學(xué)位論文緊密結(jié)合我國城市道路交通管理和應(yīng)用的實(shí)際情況，針對道路交通擁擠和漲落等問題進(jìn)行了深入的研究，基于系統(tǒng)科學(xué)理論——從定性到定量綜合集成技術(shù)、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)理論、突變理論、核度理論、旋進(jìn)原則和超循環(huán)理論等，研究分析城市道路交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性，研究利用這些特性進(jìn)行道路交通擁擠預(yù)測和擁擠控制的模型，進(jìn)而提出道路交通擁擠控制或緩解的措施和方法。全文主要內(nèi)容如下：　　1)回顧人們對系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)過程，闡述系統(tǒng)科學(xué)的基本概念、系統(tǒng)科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的目的性原則，分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演變過程，總結(jié)現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展階段和系統(tǒng)科學(xué)方法的類型。論述系統(tǒng)科學(xué)理論對系統(tǒng)的研究方法適應(yīng)城市道路交通系統(tǒng)的研究?！　?)根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)的研究方法，研究分析城市道路交通系統(tǒng)的特性，對道路交通系統(tǒng)進(jìn)行了內(nèi)向和外向兩方面的描述，論述城市道路交通系統(tǒng)是開放系統(tǒng)、耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)?？偨Y(jié)前人的工作：從交通擁擠的概念入手，分析、歸納出交通擁擠的基本屬性和空間分布特征，試圖尋求交通擁擠產(chǎn)生發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律和擁擠的空間分布特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢，并對前人提出的緩解道路交通擁擠對策進(jìn)行剖析?！　?)定義路段交通序參數(shù)以確定路段交通的有序或無序，以及有序擁擠和無序擁擠，尋求通過建立和求解漲落后無序的有序恢復(fù)過程數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，得出恢復(fù)有序的最佳方案。　　4)給出道路交通系統(tǒng)漲落的數(shù)學(xué)描述和交通流自組織過程的數(shù)學(xué)模型，討論在交通流預(yù)測完成的基礎(chǔ)上如何進(jìn)行道路交通擁擠預(yù)測，并具體提出漲落后的城市道路交通擁擠蒙特卡洛預(yù)測方法。　　5)在交通擁擠的機(jī)理分析與動(dòng)態(tài)交通分配模型的結(jié)合的基礎(chǔ)上，討論動(dòng)態(tài)交通分配擁擠機(jī)理分析。建立動(dòng)態(tài)狀態(tài)交通分配模型以及動(dòng)態(tài)狀態(tài)交通分配的算法，給出動(dòng)態(tài)狀態(tài)交通分配模型的應(yīng)用實(shí)例；討論動(dòng)態(tài)交通分配模型在緩解擁擠對策中的應(yīng)用?！　?)研究和定義城市道路交通耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特征(漲落、觸發(fā))，將城市道路交通按交通流近似均勻分布來分區(qū)，討論各個(gè)交通分區(qū)的特性(聚集和擴(kuò)散)，然后定義內(nèi)核原則決定的交通擁擠，討論如何采用求聚集結(jié)束時(shí)間法，尋求解決緩解分區(qū)道路交通擁擠問題的對策?！　?)從系統(tǒng)協(xié)同學(xué)理論出發(fā)，研究城市道路交通系統(tǒng)在出現(xiàn)漲落后的自組織和協(xié)同。基于支配原理，確定非穩(wěn)定路段，利用自組織協(xié)同控制和誘導(dǎo)交通流，實(shí)現(xiàn)道路交通盼擁擠控制?！　?)利用突變理論研究道路交通系統(tǒng)的突變現(xiàn)象具有的基本特征和運(yùn)行規(guī)律，探討道路交通擁擠控制方法；以解決或緩解道路交通阻塞和交通擁擠問題，使城市道路交通高效正常運(yùn)行?！　?)提出了道路交通系統(tǒng)自組織BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、自組織H0pfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、小波模糊多層自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和結(jié)構(gòu)自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，討論將這4個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型組合起來，共同完成自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)道路交通的擁擠控制?！　?0)基于系統(tǒng)靜止的核和核度理論，提出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)核和核度的概念，并給出相應(yīng)的計(jì)算方法，然后探討利用道路交通系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)核和核度，給出解決或緩解道路交通擁擠問題的方法，并提出相應(yīng)的措施?！　?1)闡述道路交通的演變發(fā)展與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展之間的關(guān)系，然后基于突變理論、旋進(jìn)原則和超循環(huán)原則論述道路交通的可能演變過程，最后基于事前論述的這些可能的演變過程提出相應(yīng)的道路交通擁擠調(diào)控方法。　　

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