信息反饋機制在智能交通系統(tǒng)中的研究與應用.pdf

1、交通運輸能力是衡量一個國家發(fā)展程度的重要標準。它不僅對國民經(jīng)濟發(fā)展起著至關重要的作用，而且也制約著現(xiàn)代化發(fā)展的進程。因此各國政府都在鼓勵科學家研發(fā)新型的交通系統(tǒng)。在此背景下，智能交通系統(tǒng)應運而生。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上，針對不同的實時交通信息和道路結構設計出不同的信息

2、反饋策略。具體的研究工作如下:
　　 一、針對非對稱含瓶頸的一維道路模型設計出分段函數(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的權重，還能區(qū)分出擁堵簇在瓶頸內(nèi)外的權重。結合之前人們提出的時間信息反饋策略、平均速度反饋策略、擁堵系數(shù)反饋策略和加權擁堵系數(shù)反饋策略，我們將這五種策略應用到非對稱含瓶頸雙通道單出口道路模型上進行模擬。結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)加權類信息反饋策略的構造原理，提出了指數(shù)函數(shù)反饋策略。我們首先是詳細的分析了前人提出的兩種加權類信息反饋策略，根據(jù)它們的共同特點設計出指數(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)相關的反饋策略應用在兩種一維道路模型上進行模擬。結果顯示，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。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)勢不是很明顯，但是它的應用范圍更廣

4、，而且計算和實施起來比較方便。根據(jù)模擬結果我們還發(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)應用在二維網(wǎng)絡道路模型上時也驗證了這一結論。
　　 三、信息反饋策略在二維網(wǎng)絡道路模型上的應用。我們詳細的論述了在二維網(wǎng)絡道路模型上應用隨機選道策略、指數(shù)函數(shù)反饋策略、平均速度反饋策略和擁堵系數(shù)反饋策略時出現(xiàn)的三種交通狀態(tài)以及它們在各種狀態(tài)下的臨界密度和車輛分布情況。從模擬結果中可以看出，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)則對系統(tǒng)的影響。發(fā)現(xiàn)隨著交通燈周期的增加，其對系統(tǒng)的影響在逐漸減弱，并且當系統(tǒng)密度處于飽和態(tài)時采用擁堵系數(shù)反饋策略和逆時針的交通燈變換規(guī)則更有利于提高系統(tǒng)的運輸能力。進一步地，我們還研究了道路長度和等面積下網(wǎng)絡邊長對系統(tǒng)的影響。根據(jù)模擬結果我們發(fā)現(xiàn)對于高度對稱的網(wǎng)絡模型，均勻（而非加權）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)絡道路模型設計出了一種全局搜索加權路徑的反饋策略，即行駛時間加權路徑反饋策略。該策略不但能有效的提高網(wǎng)絡的交通流量，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間流量反饋策略，并詳細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用在對稱雙通道的道路模型上與擁堵系數(shù)反饋策略、預測信息反饋策略、車輛數(shù)反饋策略和加權擁堵系數(shù)反饋策略做對比。結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。進一步地，我們還將上述六種策略應用在對稱三通道三出口和非對稱雙通道雙出口的道路模型上進行模擬。從模擬結果中可以發(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:空位長度反饋策略。結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)一應用到一維道路模型上進行模擬。從模擬結果中可以看出，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