基于時(shí)空關(guān)聯(lián)狀態(tài)的多路段斷面短時(shí)交通量預(yù)測模型研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的迅猛發(fā)展,機(jī)動車日益普及,人們在享受機(jī)動車所帶來的巨大便利的同時(shí),也面臨著交通擁堵困惑,因交通擁堵帶來的交通事故、大氣污染、噪聲污染、資源短缺等問題,越來越成為阻礙全球經(jīng)濟(jì)甚至威脅人類生存的主要問題,也因此成為全世界政府普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。對于很多城市而言,道路擁堵、交通不暢實(shí)際上并不只是因?yàn)榈缆凡粔?而是由于道路沒有得到很好利用有很大關(guān)系。因此先進(jìn)的交通管理和控制系統(tǒng)對于緩解城市道路擁堵具有十分重要的意義。根據(jù)城市路網(wǎng)當(dāng)前

2、交通狀況,預(yù)測未來道路交通狀態(tài),通過交通參與者的主動配合,優(yōu)化行車路線,避開擁擠路段,對于均衡分布交通流量,充分發(fā)揮路網(wǎng)有效性能具有重要的意義。
　　論文首先通過對現(xiàn)有的預(yù)測模型進(jìn)行概述,對比分析后,得出了各類模型在進(jìn)行預(yù)測分析時(shí)所具有的優(yōu)缺點(diǎn)。較為常用的方法及模型主要都是僅針對時(shí)間變量及單一交叉口斷面進(jìn)行預(yù)測分析,未能很好的體現(xiàn)道路網(wǎng)中多個(gè)路段斷面之間交通流所具有的時(shí)空相關(guān)性。由于卡爾曼濾波具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):廣泛的適應(yīng)性,卡爾曼濾

3、波采用較靈活的遞推狀態(tài)空間模型,既能處理平穩(wěn)數(shù)據(jù),也能處理非平穩(wěn)數(shù)據(jù);只要對狀態(tài)變量作不同的假設(shè),就可使其描述及處理不同類型的問題;模型具有線性、無偏、最小均方差性;模型便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),且大大減少了計(jì)算機(jī)的存儲量和計(jì)算時(shí)間,適于在線分析;預(yù)測精度較高。在對道路網(wǎng)中交通流數(shù)據(jù)的時(shí)空特性進(jìn)行分析后,利用聚類分析方法對研究范圍內(nèi)的路網(wǎng)多路段斷面進(jìn)行相關(guān)性分析,找出相關(guān)性較高的一組道路斷面進(jìn)行統(tǒng)一預(yù)測分析;結(jié)合多維時(shí)間序列建立數(shù)據(jù)的多維時(shí)間

4、模型,并轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間模型,最后利用卡爾曼濾波理論建立基于時(shí)空關(guān)聯(lián)狀態(tài)的多路段斷面短時(shí)預(yù)測模型并求解,得出對道路網(wǎng)中多個(gè)路段斷面短時(shí)交通預(yù)測值。
　　論文最后選取了西安市城市路網(wǎng)中的一部分作為實(shí)例驗(yàn)證,利用調(diào)查統(tǒng)計(jì)得出的交通量數(shù)據(jù),輸入到卡爾曼濾波方程中得出預(yù)測時(shí)間段內(nèi)交通量數(shù)據(jù),并與真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差對比分析,預(yù)測結(jié)果的誤差在可接受范圍之內(nèi)。
　　本論文所提出的基于時(shí)空關(guān)聯(lián)建立的多路段斷面短時(shí)交通預(yù)測,并選取卡爾曼濾波理論建