智能交通系统课程设计报告

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1、智能交通系统课程设计报告姓名：学号：班级：指导老师:一. 概述11.1 ATIS及其发展11.2 VMS 简介11.2车辆路径导航系统简介2二. 模型介绍22.1定义变量22.2模型计算公式3三. 评价指标4四. 路网描述及结果分析.4五. 结论18一. 概述1.1 ATIS及其发展先进的交通信息服务系统ATIS (Advanced Traveler Information System) 是ITS(智能交通系统Intelligent Transportation System)的重要组成部分，是 发展ITS的基础和关键技术ATIS建立在完善的信息网络基础上的,通过设置在道 路、车上的各种检测

2、器采集交通信息，通过传输设备将采集的交通信息传到信息 中心，由交通信息中心对信息加以处理后向外界发布，供道路交通的使用者、管 理者和研究者使用。ATIS组成包括交通信息采集系统、交通信息传输系统、交 通信息处理子系统和交通信息发布子系统。近年来，ATIS的研究工作已经得到了 充分的发展，对ATIS的定义和功能，目前世界各国在认识上还存在差异。ATIS 主要是为出行者服务，但随着交通信息系统概念的泛化，ATIS的服务对象已不局 限于出行者，交通管理部门、交通工程科研人员也成为ATIS的服务对象。国外ATIS研究起步较早，已经形成以美国、日本、欧洲等国家与地区为代表 的ATIS研究中心，从交通政策

3、制定、交通技术研发等多个角度对ATIS的研究与推 广进行重点扶持，促进了 ATIS相关理论快速发展,并通过ATIS应用项目的实施，增 强了城市出行者的出行质量，提高了城市交通管理的力度和水平。我国ATIS研究开发起步较晚,二十世纪八十年代后期开始进行优化道路交通 管理交通信息采集、车辆动态识别等ITS基础性的研究工作。随着全球范围智能 交通系统研究的兴起，进入二十世纪九十年代，我国加快了智能交通技术研究的 步伐，开始建设城市交通控制、指挥中心等综合性城市交通信息中心，在吸收国外 先进经验的基础上，开展了结合我国实际、具有中国特色的ATIS相关研究。1.2 VMS简介可变信息标志VMS (Var

4、iable Message Signs)是当前我国最主要的交通 诱导方式之一，对驾驶员的路径选择有着重要的影响。研究不同情况下VMS对驾 驶员的路径选择影响，进而研究其对交通运行状况的影响,可以为交通管理提供 可靠的理论依据。VMS的功能是通过文本、图像、数字等合成信号提供道路几何 信息，路面路况信息，路段交通信息和社会公众服务信息等各种信息，以利于驾 驶员调整其驾驶行为，达到缓解交通堵塞、减少交通事故提高高速公路路网通行 能力的目的。VMS同时具有交通标志和动态显示的特点，与静态交通标志一起构 成了系统化的交通标志信息系统，为交通的有序安全畅通服务。VMS得以广泛运用，一方面是由于管理部门处

5、于交通管理的需要;另一方 面是由于出行者对交通信息的需求水平不断提高，驾驶员希望能够通过VMS获取 更多的路况信息。VMS是目前国内外被广泛应用的ITS技术之一。1.2车辆路径导航系统简介车辆路径导航是ATIS的最重要功能之一，它能帮助驾驶员避开拥挤和 事故，避免因不熟悉城市交通环境而迷路，也有利于增加安全。车辆路径导航系 统包括交通信息的采集处理与传输、交通状态预测、最优路径选择三个方面。车 载车辆路径导航系统就是利用计算机和通信等技术，通过向驾驶员提供基于实时 交通信息的最佳行驶路线来达到诱导出行行为的目的，从而减少车辆在路上的逗 留时间，避免交通拥挤，最终改善交通状况。二. 模型介绍2.

6、1定义变量符号定义i(t)交通需求(veh/h)p1(t)路径1的外部交通需求量(veh/h)p2(t)路径2的外部交通需求量(veh/h)i1(t)路径1的实际交通需求量(veh/h)i2(t)路径2的实际交通需求量(veh/h)C1(t)路径1的容量(通行能力)(veh/h)C2(t)路径2的容量(通行能力)(veh/h)r1(t)路径1的排队车辆数r2(t)路径2的排队车辆数L1(t)路径1的排队长度(km)L2(t)路径2的排队长度(km)D1(t)由于车辆排队导致路径1的延误(h)D2(t)由于车辆排队导致路径2的延误(h)sp(t)选择路径1的百分比Dtot总延误(h)Ptot总的

7、系统性能(veh x km)D平均延误(h)P平均性能(km x h)SD总延误(h)L总排队长度(km)si延误可变性(路径1)s2延误可变性(路径2)Tjnst (t + At)瞬时行程时间exp(f)期望行程时间2.2模型计算公式 排队长度(2-2-1)N.(t + At) = Nj(t) + tQ.(t - Tee) - c.(t) 行程时间行程时间包括瞬时行程时间和预测的行程时间瞬时行程时间：T0st(t + At) = Tfree +堕(2-2-2)JJCj(t)布狷ll rVr 冷毛口N (t + Tfree)9 9 q预测的行程时间：Texp (t)= Tfree +j_(2-

8、2-3)jj C (t + T free) 路径流量路径流量由路径j的分流比率Yj决定Q = r.(t)Q(t)(2-2-4) 路径的分流比率路径j的分流比率Yj由：路径导航系统覆盖率；出行者对提供的交通信息的 服从程度；其他没有导航系统的出行者路径选择的“缺省设置”决定。Y.JY印j(t) = 1 peq J y default (t)+ Qeq eq (t)1 Tinst (t) Tinst (t) 0(t)=(2-2-5)jkotherwise三. 评价指标在对系统进行评价时，选定下列指标进行评价:评价指标定义平均延误路径1与路径2延误之和平均性能总的系统性能与交通需求之比总延误总的交通

9、需求量i(t)经历的延误总排队长度路径1与路径2排队长度之和根据评价指标的定义得下列计算公式:(3-1-1)(3-1-2)(3-1-3)(3-1-4)1. 平均延误：&切卫如2. 平均性能：Ptot卫，(t)3. 总延误：&1(t)+，(t) 尸 1(t) + r 2(t)4. 总排队长度：一-552路网描述及结果分析4.1瞬时交通信息和预测交通信息当提供瞬时交通信息时，此系统进行反馈控制(是否进行反馈控制值取1)。当 提供预测交通信息时，此系统进行预测控制(是否进行反馈控制值取0)。控制 其他变量不变的情况下。各固定参数如表4-1-1所示：表4-1-1各固定参数数值表NameYangxia固

10、定参数：Net IDTT1：路径1自由流时间18minsStudent ID20132738TT2：路径2自由流时间16minsCode241L1：路径1长度30km基础交通流量(i)2410L2：路径2长度27km外部交通需求量(p1)2754车辆长度5m外部交通需求量(p2)3708缺省路径选择比率58%路径1通行能力5784实际事件持续时间长度20mins路径2通行能力57844.2评价指标计算结合各评价指标计算公式，对数据进行计算得出各评价指标如表4-2-1所示:表4-2-1各评价指标计算3 =0.053=1指标输出输出输出输出平均延误0.4730.470平均延误0.4782.613平

11、均性能28.75428.760平均性能28.75628.735总延误228.242228.807总延误226.5581320.917总排队长度39.86039.958总排队长度39.566230.682是否反馈控制01是否反馈控制01在对提供的瞬时交通信息和预测交通信息进行分析评价时，我们用控制变量 的方式对不同敏感性取值进行抽取试验，得出敏感性为零时（没有出行信息的提 供）是否进行反馈控制对各项评价指标不会产生影响。而敏感性取最大值1时是 否进行反馈控制对其中的三个评价指标有很大影响。我们初步假设随着敏感性的 增加进行反馈控制会使评价指标逐渐增大。通过多次计算得出的数据显示证明了我们最初的结

12、论，这里我们选取比较有 代表性的两组敏感性对比是否进行反馈控制所得的评价指标值见表4-2-1。可以 看出当敏感性3 =0.05时，是否进行反馈控制得出的各项评价指标值变化不大， 各项指标在灵敏度较小的情况下趋于稳定状态。敏感度B=1时，可以看出平均 性能这一评价指标总体趋于稳定。而总排队长度，总延误，平均延误这三项评价 指标在进行反馈控制时的数值远远大于进行预测控制时的值，表示平均延误，总 排队长度，总延误在灵敏度较大的情况下受是否反馈控制的影响非常显著。结果分析:系统的平均性能受是否反馈控制的影响较小，基本趋于稳定状态。 而平均延误、总延误、总排队长度这三项评价指标在敏感度较大时受反馈控制与

13、 预测控制影响较大；在敏感度较小时受反馈控制和预测控制得影响较小。因此当 敏感度较小时，驾驶员接到VMS提供的交通信息时，此时不管是否进行反馈控制 对驾驶员的影响较小，驾驶员会一如既往的选择已经选择的路径，不会被信息左 右。当敏感度较大时，在进行反馈控制过程中，驾驶员接到VMS提供的交通信息 他会根据此来选择路径，若所有驾驶员都这样，则信息会较大程度左右交通流， 对道路产生更大的拥堵，在不进行反馈控制时则不会影响交通状况。4.3在不同敏感性情况下，系统评价指标变化。在分析不同敏感度情况下系统各个评价指标的变化规律时，我们采用单一变 量的方式首先对交通事件，是否反馈等变量进行控制，只改变敏感度的

14、数值，观 察各个评价指标的变化。在这里选取B=0、B=0.05、B=1这三组比较有代表性 的敏感度进行举例分析。通过相关数据在Excel表格中绘制出排队长度、延误、 性能变化如下图所示：4.3.1当没有交通事件，不进行反馈控制时排队长度变化图如下：瞄平盘:6=0时排队长度和时间变化关系图P =0.05时排队长度和时间变化关系图B =1时排队长度和时间变化关系图根据上图可以看出当3=0时，路径一和路径二的排队长度有较大差别，其 中路径二的排队延续时间远大于路径一的时间，且排队排队长度的最大值也大于 路径一；当3=0.05时，路径一和路径二的排队长度曲线趋于重合，路径二的排 队长度最大值和排队延续时间略大于路径一；当3=1时，路径一的排队长度最 大值和排队延续时间与路径二相等。4.3.2当没有交通事件时，不进行反馈控制时延误变化图如下:B =0时延误和时间关系图B =1时延误和时间关系图由上图可以看出，延误与排队长度呈现出相同的变化规律，B=0时，路 径一和路径二的延误有较大差别，其中路径二的延误持续时间远大于路径一的时 间，且排队延误时间的最大值也大于路径一；当3=0.05时，路径一和路径二的 延误曲线趋于重合，路径二的