【博士】城市快速路動(dòng)態(tài)OD矩陣估計(jì)研究【2009】

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　　學(xué)科專業(yè)：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：北京交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市的交通擁堵問(wèn)題越來(lái)越引起交通研究者的關(guān)注。在過(guò)去的幾十年中，許多智能交通理論和管理方法已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際的交通管理中，這對(duì)于改善路網(wǎng)的交通狀況和提高交通網(wǎng)絡(luò)效率具有重要意義。城市交通設(shè)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(gè)重要措施。因而，用于承載城市內(nèi)長(zhǎng)距離運(yùn)輸和大交通量的快速路，已經(jīng)獲得了迅速的發(fā)展。動(dòng)態(tài)OD估計(jì)是智能交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，深入地研究快速路動(dòng)態(tài)OD估計(jì)對(duì)優(yōu)化城市交通控制、緩解交通擁堵和發(fā)展城市路網(wǎng)的OD估計(jì)等具有重要意義?！　”菊撐哪康氖前l(fā)展有效并實(shí)用的快速路動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型和算法，主要沿著動(dòng)態(tài)OD估計(jì)的非基于交通分配方法主線對(duì)快速路動(dòng)態(tài)OD估計(jì)進(jìn)行深入研究。首先，總結(jié)和分析了目前靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的OD估計(jì)模型及算法。其次，依據(jù)快速路的交通流特征，提出了一個(gè)宏觀交通流模型參數(shù)估計(jì)的狀態(tài)空間模型及其在線估計(jì)算法。再者，依據(jù)車隊(duì)離散的正態(tài)分布假設(shè)，研究了城市快速路通道和城市快速路網(wǎng)的動(dòng)態(tài)OD估計(jì)，并構(gòu)建了模型，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的求解算法。最后，論文通過(guò)動(dòng)態(tài)交通分配仿真，對(duì)所提出的模型進(jìn)行案例評(píng)估。　　論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果和內(nèi)容如下：　　1．構(gòu)建了宏觀交通流模型參數(shù)估計(jì)的狀態(tài)空間模型。為了獲得更精確的動(dòng)態(tài)OD間時(shí)變的車輛平均行程時(shí)間估計(jì)，建立了宏觀交通流模型參數(shù)估計(jì)的狀態(tài)空間模型；提出了兩類估計(jì)OD間車輛平均行程時(shí)間方法，并通過(guò)數(shù)值試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比分析。　　2．提出了基于UKF算法的快速路通道的動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型。通過(guò)考慮車輛期望速度的變化和交通流的時(shí)變本質(zhì)，結(jié)合宏觀交通流模型參數(shù)估計(jì)的狀態(tài)空間模型，構(gòu)建了兩個(gè)快速路通道的動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型；通過(guò)仿真試驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估和對(duì)比分析。評(píng)估結(jié)果表明，所提出的OD估計(jì)是穩(wěn)態(tài)和實(shí)用的?！　?．UKF算法的引入和改進(jìn)。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(diǎn)是并不需要計(jì)算復(fù)雜的Jacobian矩陣。標(biāo)準(zhǔn)的UKF算法并不考慮存在的約束問(wèn)題，這必然會(huì)給估計(jì)帶來(lái)較大的誤差。為了減少估計(jì)誤差，論文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的UKF算法進(jìn)行了改進(jìn)，著重考慮了在約束條件下的截?cái)鄦?wèn)題，這將為運(yùn)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(shí)間的正態(tài)分布假設(shè)，構(gòu)建了基于動(dòng)態(tài)檢測(cè)線技術(shù)的快速路網(wǎng)動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型。在沒(méi)有任何徑路信息狀況下，依據(jù)行程時(shí)間的正態(tài)分布假設(shè)和檢測(cè)線技術(shù)，修改了行程時(shí)間估計(jì)和量測(cè)方程，擴(kuò)展了線性動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型為快速路網(wǎng)的非線性動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型，并通過(guò)仿真數(shù)據(jù)對(duì)模型和算法進(jìn)行了評(píng)估?！　?．提出基于交通分配的城市快速路網(wǎng)的動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型。首先，考慮到路網(wǎng)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(shí)間的正態(tài)分布假設(shè)發(fā)展了K．Ashok所提出的路網(wǎng)估計(jì)模型。其次，論文結(jié)合動(dòng)態(tài)檢測(cè)線技術(shù)，構(gòu)建了組合的快速路網(wǎng)動(dòng)態(tài)OD估計(jì)模型。最后，運(yùn)用仿真數(shù)據(jù)對(duì)提出的模型進(jìn)行了分析評(píng)估。評(píng)估結(jié)果表明，提出的快速路網(wǎng)動(dòng)態(tài)OD估計(jì)是穩(wěn)態(tài)的?！　?

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