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1、华中科技大学硕士学位论文城市交通拥挤疏导决策支持系统的研究姓名：孙莉芬申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：张席洲20050501IVA b s t r a c t Owing to the complexity of traffic congestion and its serious infuence on freeway network ,this paper proposes to establish DSS of Management of Urban Traffic Congestion in order to balance traffic burden of ne
2、twork ,excavate the potential of freeway , greatly enhance traffic capacity and LOS and increase the whole systems running efficiency. According to the demand of decision making for alleviating the urban traffic congestion , this paper studies the characteristic and decision making for management of
3、 urban traffic congestion. Five primary attributes of congestion are concluded at first. The spatial distribution and the extension of congestion are particularly studied. A practical method for distinguishing the characteristics of spatial distribution is proposed. Then the basic strategies for con
4、gestion control are discussed , including the main factors influencing the strategies and the classification of strategies. Finally , framework of decision support system is studied. The application results reveal the validity and maneuverability of the study , and thus a foundation for developing t
5、he decision support system for urban traffic congestion management is provided. Then This paper analyzes the characteristics of urban traffic system when traffic congestion occurs at first. After indicating the importance of establishing intelligent decision support system for urban traffic congesti
6、on management, the design idea, system framework, function and method for realization of system are proposed. A know- ledge-based decision system is realized, which contains abundant congestion management knowledge and solves the decision problems by combining the qualitative reasoning and quanlitat
7、ive calculating. The system s core part is the design of model warehouse .Study on decision model is discussed from four aspects. K e y w o r d s A I D traffic congestion DSS optimize disposal LOS 11 绪论 1.1 问题的提出 随着社会经济的迅速发展城市规模的扩大人们出行的需求越来越来大许多城市道路网络的通行能力已满足不了日益增长的交通需求交通拥挤阻塞现象日趋严重由此带来的交通污染问题与交通事故引起
8、了世界各国政府的关注如何解决好交通问题如何利用现有的资源减缓交通的拥堵这是新时期交通的重要课题 经过长期的研究和实践许多发达国家已经从主要依靠修建更多的道路扩大路网规模来满足不断增长的交通需求量转变到用高新技术来改造现有道路运输系统及其管理体系从而达到大幅度提高路网通行能力和服务质量的目的日本美国和西欧等发达国家为了解决共同面临的交通问题竞相投入了大量资金和人力开始大规模地进行道路交通运输智能化地研究试验随着研究地不断深入其功能已扩展到道路交通运输的全过程及其有关部门发展成为带动整个道路交通运输现代化地智能交通系统intelligent transportation systemITS 交通调
9、查与运行经验均说明这样一个事实在道路交通的整个网络中并非所有的道路都拥挤有相当一部分道路的负载很低均衡道路的交通负载减轻局部的拥堵程度提高整个道路网络的运行效率在现有的道路和交通条件下是有一定挖掘潜力的 ITS 技术将信息计算机通讯人工智能等现代高技术有效地应用于交通运输管理体系从而建立起一种在大范围内全方位发挥作用的实时准确高效的运输综合管理系统交通管理系统正是 ITS 大系统中的一个子系统通过对偶发性事件的快速发现反应处理一方面减少事件对正常交通流的影响另一方面通过信息发布有效地疏导交通流通过信息的有效流动将交通流引导到其它的道路上去使整个系统的运行效率得以提高交通拥挤决策支持系统作为交通
10、管理系统一部分能够根据交通拥堵信息迅速查明拥堵成因实时对交通疏导方案进行优化决策 21.2 国内外研究现状 1.2.1 交通管理的历史与现状 实践表明交通拥挤和交通事故是全世界所有大中城市面临的主要交通问题由其引发的交通安全运输效率环境污染和能源消耗等问题已经得到了越来越多的关注交通事故的发生会大大加剧交通拥挤的程度一旦发生交通事故如不及时处理所造成的拥挤会由点扩展到线直至引起交通瘫痪而道路交通需求量的增加特别是交通拥挤的出现也将进一步导致交通事故的增加因此交通拥挤和交通事故是互为因果的两种交通现象一直是道路运行管理的重中之重 美国 Mobility2000 将道路交通管理系统定义为为了监视控
11、制和管理城市道路和公路交通而设计的一系列法规人员硬件和软件的组合在这个定义里监视是关键词即交通监视是交通控制和管理的前提对道路交通进行控制和管理的先决条件是对交通流运行状态有清晰准确的理解如果道路交通中不存在拥挤和事故则基本上不需对其进行人工干预因此对道路交通状态进行实时监视与分析及时可靠发现道路上存在的交通运行故障是改善道路交通安全性和效率的关键步骤之一 早期的道路交通管理部门主要依靠人工方式发现道路上存在的交通事故交通管理的目的是尽快疏散由事故引起的交通阻滞由于当时的路网规模较小交通需求与供给的矛盾尚未激化常发性交通拥挤较少因此这种依据人工方法发现道路交通运行故障的交通管理模式在很长的时期
12、内能够维持道路交通的正常运转 随着社会经济的快速发展道路网络不断扩大道路交通需求增长迅速车辆的载重量和速度都有很大提高这些又导致了恶性交通事故的频繁发生不但严重威胁人民生命和财产的安全也给道路交通的运行效率带来了严重影响为了提高道路交通的安全性和运行效率发达国家开始研究运用先进技术对道路交通运行状态进行监控的方法出现了以电子设备为手段的交通监控系统最初的交通监控系统主要将采集到的交通流信息用于交通控制信号的配时和交通事件的自动检测Automatic Incident DetecttionAID对促进道路交通管理水平的提高发挥了重要3作用 近年来随着道路网络的逐步成熟和道路交通需求量的进一步增加
13、与交通事件无关的常发性交通拥挤越来越严重交通高峰期的持续时间不断延长高峰期出现交通拥挤的路段不断增加严重影响了道路交通的安全性和运行效率因此常发性交通拥挤也逐渐成为交通监控的重要内容之一以发现道路上的突发事件为目的的 AID 方法研究已经扩展成为对道路上所有交通拥挤状态自动判别Automatic Congestion IdentificationACI方法的研究 全世界许多城市主干路和高速公路都建立了交通监控系统尽管在规模和完善程度方面不尽相同但这些系统都包括了一些通用的组成要素或工作步骤交通信息的采集交通拥挤及其性质的判别交通拥挤的确认资源调度现场组织与指挥交通监控方案的改变以及向驾驶员提供
14、有关信息等综合来看交通监控系统的主要步骤为 1交通流信息的采集以多种形式提供道路交通运行的特征参数数据和其他有关信息 2交通拥挤的判别与确认判别并证实某一拥挤已经发生并确定其类型以及发生的地点 3事件现场的清理与交通指挥如果交通拥挤是由突发事件引发的则除了进行现场的交通指挥与疏导外及时有效的交通警察服务救护车服务消防车服务和车辆修理服务等尽快清理事件现场是非常必要的 4交通流的诱导通过为出行者提供有关交通拥挤发生的时间地点影响范围速度限制和绕行线路等信息引导交通流避开拥挤区域或降低行驶速度达到平稳交通流减轻拥挤区域交通压力的目的 5交通流的控制主要是通过信号控制减少交通需求运用强制手段缓解拥挤
15、地点的交通压力缩短恢复正常交通状态所需要的时间 早期的道路交通监控系统基本上都是专用系统其核心技术很大部分是针对一个用户开发的加拿大的多伦多在 1963 年建成的世界上第一个的中心式的交通信号控制系统就是将交通检测器的应用与交通信号控制系统结合起来基于动态交通4数据进行交通控制信号的配时方案设计有效地提高了交通控制的效果洛杉矶随后也建成了自动交通监视与控制系统在 1170 个交叉口设置了 4509 个检测器实践证明 该系统使行程时间减少了 18% 速度提高了 16% 交叉口的总延误减少了 44% 随着信息技术在交通管理中的应用范围的扩大和应用程序的深化现在交通管理的功能手段效率和效果都与传统的
16、道路交通管理有显著的差别因此被称为先进的交通管理系统 目前虽然我国大部分大中城市道路和某些高速公路装备有部分检测线圈闭路电视等交通监视设施但由于种种原因所发生的交通拥挤和突发交通事件基本上是依靠人工方式发现的人力物力消耗大效果有限如北京上海广州等城市都建立了交通指挥中心引进了多种国外的交通信号控制系统建立了违章监视系统等但交通拥挤和交通事故的发现仍然依靠报警电话交警闭路电视等人工手段 再如山东省有近 3000km 的高速公路 全部依靠巡逻队对道路交通状况进行巡视其总行程相当每年绕地球行驶 400 圈不但需要投入大量的人力物力工作条件艰苦危险性高而且管理的效果有限致使突发事件造成的后果越来越严重 为了达到依靠科技提高道路交通的安全性和运行效率的目的公安部与 2002 年下发通知要求建立交通事故预警机制通知指出凡已开通高速公路的地方各级公安交通管理部门要主动与气象高速公路部门协商建立健全以电子监控可变信息显示和报警电话为手段的全方位的交通事故预警机制 随着信息技术的发展交通信息采集传输和发布设备的性能价格比日趋合理为交通监控系统的推广应用奠定了重要的
