【博士】城市快速路動態(tài)OD矩陣估計研究【2009】

內容簡介

　　學科專業(yè)：交通運輸規(guī)劃與管理　　授予學位：博士　　學位授予單位：北京交通大學　　學位年度： 2009年　　隨著國民經濟的飛速發(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注。在過去的幾十年中，許多智能交通理論和管理方法已經應用于實際的交通管理中，這對于改善路網的交通狀況和提高交通網絡效率具有重要意義。城市交通設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，用于承載城市內長距離運輸和大交通量的快速路，已經獲得了迅速的發(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，依據車隊離散的正態(tài)分布假設，研究了城市快速路通道和城市快速路網的動態(tài)OD估計，并構建了模型，設計了相應的求解算法。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)新性成果和內容如下：　　1．構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。　　2．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，結合宏觀交通流模型參數(shù)估計的狀態(tài)空間模型，構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，構建了基于動態(tài)檢測線技術的快速路網動態(tài)OD估計模型。在沒有任何徑路信息狀況下，依據行程時間的正態(tài)分布假設和檢測線技術，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的非線性動態(tài)OD估計模型，并通過仿真數(shù)據對模型和算法進行了評估?！　?．提出基于交通分配的城市快速路網的動態(tài)OD估計模型。首先，考慮到路網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)分布假設發(fā)展了K．Ashok所提出的路網估計模型。其次，論文結合動態(tài)檢測線技術，構建了組合的快速路網動態(tài)OD估計模型。最后，運用仿真數(shù)據對提出的模型進行了分析評估。評估結果表明，提出的快速路網動態(tài)OD估計是穩(wěn)態(tài)的?！　?

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