基于協(xié)同理論的停車誘導(dǎo)信息系統(tǒng)誘導(dǎo)策略優(yōu)化模型研究.pdf

1、停車誘導(dǎo)信息系統(tǒng)(ParkingGuidanceandInformationSystem，PGIS)是提高城市停車管理水平、緩解城市停車難問題的主要途徑之一。應(yīng)用協(xié)同學(xué)原理，將停車誘導(dǎo)信息系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通流均衡、解決交通擁擠。依托國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“基于協(xié)同理論的停車誘導(dǎo)信息系統(tǒng)規(guī)劃方法及誘導(dǎo)策略研究”(編號(hào)：50908051)，借鑒國內(nèi)外已有的相關(guān)理論研究和實(shí)踐應(yīng)用成果，本文深入研究了PGIS與交通控制系

2、統(tǒng)的協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、協(xié)同策略、協(xié)同模型的建立以及求解，為協(xié)同系統(tǒng)的建設(shè)提供科學(xué)的指導(dǎo)，為停車問題和交通擁擠問題的解決提供方法。
　　從協(xié)同系統(tǒng)的功能出發(fā)，提出協(xié)同系統(tǒng)的構(gòu)建方法，明確了交通信息采集系統(tǒng)、交通信息共用平臺(tái)以及交通信息發(fā)布系統(tǒng)等子系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路。
　　將協(xié)同效應(yīng)分為協(xié)同正效應(yīng)、協(xié)同負(fù)效應(yīng)以及無協(xié)同效應(yīng)，利用動(dòng)力學(xué)方程以及相應(yīng)的勢(shì)函數(shù)闡述協(xié)同效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，分別建立不同協(xié)同模式下的協(xié)同演化模型，求解得到模型的

3、平衡點(diǎn)，并對(duì)平衡點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。通過平衡點(diǎn)的求解以及穩(wěn)定性的分析，得出協(xié)同系統(tǒng)演化趨于穩(wěn)定性的條件。為制定合理的協(xié)同策略提供參考。
　　總結(jié)常用的交通狀態(tài)判別方法，通過引入新的判別指標(biāo)提出改進(jìn)的交通狀態(tài)判別方法，基于占有率以及流量的相對(duì)變化，判定交通狀態(tài)的變化趨勢(shì)，有利于提前采取預(yù)防措施。對(duì)于不同的交通狀態(tài)，依據(jù)協(xié)同效益最優(yōu)的原則，匹配合理的協(xié)同策略：暢通交通狀態(tài)時(shí)，以系統(tǒng)運(yùn)營費(fèi)用最小、運(yùn)算時(shí)間最短為目標(biāo)，選擇獨(dú)立式協(xié)同策略；輕

4、微擁擠交通狀態(tài)時(shí)，以快速解決不同區(qū)域存在的最突出問題為目標(biāo)，選擇偏重式協(xié)同策略；嚴(yán)重?fù)頂D交通狀態(tài)時(shí)，為了有效的解決區(qū)域擁擠和區(qū)域停車誘導(dǎo)問題，采取遞階協(xié)同式協(xié)同策略；若路網(wǎng)經(jīng)常出現(xiàn)阻塞，則需要采取完善道路基礎(chǔ)設(shè)施和加強(qiáng)交通管理的策略。
　　偏重交通控制式協(xié)同策略的研究方面，基于交通流相容性的概念提出放行通道的選取方法，基于延誤分析提出合理周期范圍的確定方法。建立偏重交通控制式協(xié)同優(yōu)化模型，模型以路網(wǎng)飽和度方差最小為目標(biāo)函數(shù)一，以路

5、網(wǎng)總體延誤最小為目標(biāo)函數(shù)二。對(duì)于經(jīng)過目標(biāo)函數(shù)一優(yōu)化后的路網(wǎng)，將延誤較大的路段以及交叉口作為擁擠疏散通道并進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，協(xié)調(diào)控制的周期依據(jù)合理周期范圍的確定方法進(jìn)行選??；將延誤較小并且與擁擠疏散通道相容性較高的路徑作為停車誘導(dǎo)車流的暢通誘導(dǎo)通道。目標(biāo)函數(shù)二的建立滿足飽和度方差最小、路網(wǎng)以及路段流量均衡等條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)停車車流合理的誘導(dǎo)分配。利用Matlab進(jìn)行模型計(jì)算的結(jié)果顯示，路網(wǎng)交通流的分布趨于均衡，擁擠路段上的車輛延誤大幅減少，接受停

6、車誘導(dǎo)的車輛的延誤也較少，說明優(yōu)化模型及算法能夠有效的解決區(qū)域內(nèi)交通擁擠問題，并能快速地誘導(dǎo)停車車流避開擁擠區(qū)域，選擇合適的路徑。
　　偏重停車誘導(dǎo)式協(xié)同策略的研究方面，停車誘導(dǎo)優(yōu)化模型以駕駛行程費(fèi)用、停車泊位費(fèi)用、步行時(shí)間費(fèi)用以及二次尋泊費(fèi)用等的總費(fèi)用最小作為目標(biāo)函數(shù)，模型的求解分為停車場(chǎng)的優(yōu)選和停車路徑的優(yōu)選。采用離差最大化多目標(biāo)決策方法對(duì)停車場(chǎng)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，確定各指標(biāo)的權(quán)重，并對(duì)決策方案進(jìn)行排序，獲得最優(yōu)停車場(chǎng)。提出改

7、進(jìn)的停車誘導(dǎo)路徑算法，將搜索區(qū)域限制在一定的范圍之內(nèi)，并結(jié)合“路網(wǎng)二次分層”方法，在宏觀方面考慮路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，在微觀方面考慮路網(wǎng)運(yùn)行的交通參數(shù)，實(shí)現(xiàn)停車誘導(dǎo)路徑的優(yōu)選。交通流經(jīng)過停車誘導(dǎo)之后在路網(wǎng)上進(jìn)行重新分布，形成一定的流向規(guī)律，對(duì)于停車車流較多的交叉口，實(shí)行單點(diǎn)自適應(yīng)優(yōu)化；對(duì)于停車車流較密集的多條相鄰路段，實(shí)行交叉口的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。
　　遞階協(xié)同式協(xié)同策略的研究方面，提出利用系統(tǒng)遞階優(yōu)化方法研究停車誘導(dǎo)信息系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)相結(jié)

8、合的思路框架。建立由子系統(tǒng)級(jí)模型以及協(xié)調(diào)級(jí)模型組成的遞階協(xié)同式優(yōu)化模型。子系統(tǒng)級(jí)模型中，交通控制子系統(tǒng)模型通過合理調(diào)節(jié)信號(hào)時(shí)間以達(dá)到路網(wǎng)中車流延誤最小的目標(biāo)；停車誘導(dǎo)子系統(tǒng)模型將出行者分為使用PGlS和不使用PGIS兩類，并以這兩類出行者的出行總費(fèi)用最小為目標(biāo)建立模型。協(xié)調(diào)級(jí)模型以停車誘導(dǎo)系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)的加權(quán)效益值最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)，加權(quán)系數(shù)取值依據(jù)交通流的序參量方程和有序度函數(shù)，此模型既滿足協(xié)同系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的效益最優(yōu)，也使路網(wǎng)有序度