【摘要】：近年來，隨著我國城市化進程的推進，汽車保有量在飛速增加，交通阻塞已成常態，交通事故頻繁，城市交通擁堵問題日益凸顯。交通堵塞會造成很多的損失：包括行程時間增加、經營成本增加、交通事故、空氣污染及噪音污染等，嚴重影響了城市的社會和經濟效益。我國因交通擁堵造成的直接經濟損失占當年GDP的比率在逐年上升。國家中長期科學與技術發展規劃綱要(2006-2020)，建議解決的熱點問題中就包含減緩大城市交通擁擠問題、減少交通能源消耗與環境污染難題、解決交通安全問題。可以說交通擁擠是一系列城市交通問題的主要表現，緩解和預防交通擁堵是一個我國城市發展的當務之急。 針對交通流具有強非線性和時變特征，傳統的擁堵事后疏導策略自適應性較差不能應付交通流的復雜變化，同時較少從交通流相關性的角度來制定誘導配流策略，導致擁堵疏導效果不佳。本文探究具有動態擁堵事前疏導策略、以系統最優為目標的城市擁堵事前疏導方法。提出采用基于多智能體的“模型預測、動態計算、在線反饋、事前疏導”思想，研究城市擁堵事前疏導方法。 隨著物聯網相關技術在各個領域得到廣泛應用，使得信息感知及采集技術的即時性成為可能，交通系統的感知能力得到空前提升。在交通運輸領域，信息傳輸及處理技術已漸漸滲透到城市交通的管理決策層面，影響到交通控制的決策。同時，交通信息的泛在性影響到了駕駛員的駕乘決策。信息互聯技術的廣泛運用，大幅緩解了交通擁堵現狀，提升城市交通路網的效能與出行質量。通過物聯網技術實現交通需求者與供給者之間的信息交互，通過估計出短時交通流狀況，執行相應的交通流管理控制策略，保證道路交通流有序高效地運行，最大程度地發揮城市路網的效能。中國政府提出在“十二五”時期要構建現代化的物聯網智能交通系統，在“十二五”交通規劃中也提出要啟動新一代智能交通系統發展戰略和利用物聯網技術推動現代交通運輸策略研究兩大研究項目。 本文的主要研究工作如下： 為了提升城市交通路網整體效能須對各類影響因素進行深入研究，挖掘其深層機理。城市路網的復雜性決定了動態解決方案的必要性，交通流動態預測是實現城市交通動態配流及出行誘導的關鍵瓶頸。本文基于元胞自動機理論，利用對偶法描述城市路網路段元胞交通流虛擬拓撲演化關系圖，首先通過物理層、數據層、函數層等量化手段對路網進行量化信息拆解，構造了路段交通流演化模型。并進一步研究交通流演化過程中，交通流特點以及支配交通流狀態演化規律。同時通過定義的交通流網絡演變規則族實現了城市路網系統不同分辨率模型的有機結合。從而完成對交通網絡的交通流動態模型構建、實時預測出交通流，為城市路網優化及交通狀況誘導提供科學決策支持。 交通誘導信息的介入容易產生駕駛員的過激反應，導致嚴重的交通移堵現象和誘導策略無效。交通信息誘導下的駕駛員路徑選擇是交通管理者、駕駛員等交通參與者之間的一個博弈演化過程，在長期的動態博弈過程中，駕駛員基于出行收益最大來決策自身的路徑選擇行為，其路徑選擇的結構會在一定條件下達到演化穩定狀態。通過分析駕駛員在不同信息誘導下路徑選擇策略的博弈和演化過程，建立了駕駛員路徑選擇演化博弈模型，求得駕駛員路徑選擇的演化穩定策略，從而為交通誘導策略的制定及其效果評價等提供決策支持。針對誘導手段在過飽和路段的無效問題，本文研究了過飽和路段的最優控制方法，提出通過控制誘導手段來實現誘導及控制手段的有機結合，達成良好的擁堵事前疏導效果。 文中最后研究了基于物聯網技術的路網效率及事前疏導評價問題，，用以對比疏導前后的路網效率。運用復雜網絡理論、交通均衡理論以及宏觀交通流理論知識，從交叉口通行效率、網絡擁堵指數評價、出行成本效率角度入手，構建模型對交通網絡傳輸和運行效率進行測算和評估，并進行了算例分析。
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【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U495

【參考文獻】

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本文編號：2358122