信息反饋機(jī)制在智能交通系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用.pdf

1、交通運(yùn)輸能力是衡量一個(gè)國(guó)家發(fā)展程度的重要標(biāo)準(zhǔn)。它不僅對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，而且也制約著現(xiàn)代化發(fā)展的進(jìn)程。因此各國(guó)政府都在鼓勵(lì)科學(xué)家研發(fā)新型的交通系統(tǒng)。在此背景下，智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。近年來，作為智能交通系統(tǒng)的核心部分，信息反饋策略越來越受到人們的關(guān)注。自從2000年Wahle等人提出第一種信息反饋策略以來，經(jīng)過十余年的發(fā)展，目前已有數(shù)十種反饋策略。本文就是在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的實(shí)時(shí)交通信息和道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出不同的信息

2、反饋策略。具體的研究工作如下:
　　 一、針對(duì)非對(duì)稱含瓶頸的一維道路模型設(shè)計(jì)出分段函數(shù)反饋策略。該策略不僅能給出擁堵簇在道路上不同位置時(shí)的權(quán)重，還能區(qū)分出擁堵簇在瓶頸內(nèi)外的權(quán)重。結(jié)合之前人們提出的時(shí)間信息反饋策略、平均速度反饋策略、擁堵系數(shù)反饋策略和加權(quán)擁堵系數(shù)反饋策略，我們將這五種策略應(yīng)用到非對(duì)稱含瓶頸雙通道單出口道路模型上進(jìn)行模擬。結(jié)果顯示相比于其它四種策略，新策略不僅是在交通流量、平均速度和車輛密度等方面具有良好的穩(wěn)定性，

3、而且還能提高道路的平均流量。
　　 二、根據(jù)加權(quán)類信息反饋策略的構(gòu)造原理，提出了指數(shù)函數(shù)反饋策略。我們首先是詳細(xì)的分析了前人提出的兩種加權(quán)類信息反饋策略，根據(jù)它們的共同特點(diǎn)設(shè)計(jì)出指數(shù)函數(shù)反饋策略。然后將該策略和前人提出的三種與擁堵系數(shù)相關(guān)的反饋策略應(yīng)用在兩種一維道路模型上進(jìn)行模擬。結(jié)果顯示，與其它策略相比，指數(shù)函數(shù)反饋策略具有明顯的優(yōu)勢(shì)。盡管指數(shù)函數(shù)反饋策略相比于角度擁堵系數(shù)反饋在平均流量上的優(yōu)勢(shì)不是很明顯，但是它的應(yīng)用范圍更廣

4、，而且計(jì)算和實(shí)施起來比較方便。根據(jù)模擬結(jié)果我們還發(fā)現(xiàn)角度擁堵系數(shù)反饋策略和指數(shù)函數(shù)反饋策略并不適用于封閉式的交通系統(tǒng)。隨后我們將指數(shù)函數(shù)應(yīng)用在二維網(wǎng)絡(luò)道路模型上時(shí)也驗(yàn)證了這一結(jié)論。
　　 三、信息反饋策略在二維網(wǎng)絡(luò)道路模型上的應(yīng)用。我們?cè)敿?xì)的論述了在二維網(wǎng)絡(luò)道路模型上應(yīng)用隨機(jī)選道策略、指數(shù)函數(shù)反饋策略、平均速度反饋策略和擁堵系數(shù)反饋策略時(shí)出現(xiàn)的三種交通狀態(tài)以及它們?cè)诟鞣N狀態(tài)下的臨界密度和車輛分布情況。從模擬結(jié)果中可以看出，平均速

5、度反饋策略和擁堵系數(shù)反饋策略在各態(tài)下的臨界密度都要大于其它兩種策略。隨后，我們研究了交通燈周期和交通燈變換規(guī)則對(duì)系統(tǒng)的影響。發(fā)現(xiàn)隨著交通燈周期的增加，其對(duì)系統(tǒng)的影響在逐漸減弱，并且當(dāng)系統(tǒng)密度處于飽和態(tài)時(shí)采用擁堵系數(shù)反饋策略和逆時(shí)針的交通燈變換規(guī)則更有利于提高系統(tǒng)的運(yùn)輸能力。進(jìn)一步地，我們還研究了道路長(zhǎng)度和等面積下網(wǎng)絡(luò)邊長(zhǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響。根據(jù)模擬結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于高度對(duì)稱的網(wǎng)絡(luò)模型，均勻（而非加權(quán)）的反饋道路信息將更有利于提高系統(tǒng)的交通流量。

6、
　　 四、基于二維網(wǎng)絡(luò)道路模型設(shè)計(jì)出了一種全局搜索加權(quán)路徑的反饋策略，即行駛時(shí)間加權(quán)路徑反饋策略。該策略不但能有效的提高網(wǎng)絡(luò)的交通流量，還能將車輛均勻的分布在系統(tǒng)中。
　　 五、根據(jù)流量的定義提出了空間流量反饋策略和時(shí)間流量反饋策略，并詳細(xì)的闡述了制定兩種策略規(guī)則的原因。我們將這兩種策略應(yīng)用在對(duì)稱雙通道的道路模型上與擁堵系數(shù)反饋策略、預(yù)測(cè)信息反饋策略、車輛數(shù)反饋策略和加權(quán)擁堵系數(shù)反饋策略做對(duì)比。結(jié)果顯示空間流量反饋策略

7、在平均流量的數(shù)值方面是最優(yōu)的。進(jìn)一步地，我們還將上述六種策略應(yīng)用在對(duì)稱三通道三出口和非對(duì)稱雙通道雙出口的道路模型上進(jìn)行模擬。從模擬結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)空間流量反饋策略依然能保持它的優(yōu)越性。
　　 六、提出了一種基于局部信息的反饋策略:空位長(zhǎng)度反饋策略。結(jié)合之前研究者們所提出的九種信息反饋策略，我們將這些策略統(tǒng)一應(yīng)用到一維道路模型上進(jìn)行模擬。從模擬結(jié)果中可以看出，在開放式的交通系統(tǒng)中，基于局部信息建立的反饋策略要明顯好于基于全局信息建立