特殊需求下区域交通协同管控理论与技术pdf/txt下载_在线阅读全文

内容简介

　　本书重点介绍面向交通需求处于特殊状态、交通供给处于特殊状态和运行环境处于特殊状态三种情形的网络交通管控技术研究成果，包括特殊需求下的网络交通流特征提取与状态辨识技术；特殊需求下网络交通变结构协同控制技术；特殊需求下网络交通拥挤预防与疏解控制技术和特殊交通流分级优先通道协同控制技术等。

作者简介

　　吴兵，同济大学教授，博导

目　　录

第1章引言
1.1背景和意义
1.2范围界定
1.2.1典型特殊需求
1.2.2主要科学问题
1.3主要内容与思路
第2章特殊需求特征提取与状态辨识
2.1概述
2.2国内外研究综述
2.2.1特殊需求的交通流参数特征提取与判别技术
2.2.2异常交通事件判别技术
2.2.3网络交通流状态分区和全局性拥堵判别技术
2.2.4特殊需求作用下的网络交通状态分析技术
2.3特殊需求的交通流参数特征提取与判别技术研究

第1章引言 
1.1背景和意义 
1.2范围界定 
1.2.1典型特殊需求 
1.2.2主要科学问题 
1.3主要内容与思路


	 
第2章特殊需求特征提取与状态辨识 
2.1概述 
2.2国内外研究综述 
2.2.1特殊需求的交通流参数特征提取与判别技术 
2.2.2异常交通事件判别技术 
2.2.3网络交通流状态分区和全局性拥堵判别技术 
2.2.4特殊需求作用下的网络交通状态分析技术 
2.3特殊需求的交通流参数特征提取与判别技术研究 
2.3.1交通供给特征参数提取 
2.3.2交通需求特征参数提取 
2.3.3异常交通事件判别技术 
2.4网络交通流状态分区和全局性拥堵判别技术研究 
2.4.1基于MFD的网络分区技术 
2.4.2网络关键路径识别 
2.4.3全局性拥堵阈值 
2.4.4全局性拥堵判别方法 
2.5特殊需求作用下的网络交通状态分析技术研究 
2.5.1局部异常事件作用下的网络交通状态分析方法 
2.5.2紧急交通条件下的网络交通状态分析方法 
2.5.3恶劣天气条件下的网络交通状态分析方法 
2.5.4大型活动作用下的网络交通状态分析方法 
2.6小结 
参考文献


	 
第3章特殊需求下的网络交通变结构协同控制 
3.1概述 
3.1.1网络交通变结构管控的基本内容 
3.1.2网络交通变结构管控方法 
3.1.3特殊需求与控制方法对应关系 
3.2相关研究综述 
3.2.1交叉口变结构措施 
3.2.2路段变结构措施 
3.3网络交通变结构控制需求判别与启动阈值 
3.3.1基本概念及需求分析 
3.3.2启动阈值 
3.4网络交通变结构控制优化方法 
3.4.1节点变结构优化方法 
3.4.2连线及通道变结构优化方法 
3.4.3网络变结构优化方法 
3.5网络交通变结构控制评价方法 
3.5.1评价指标 
3.5.2评价体系 
3.5.3评价方法 
3.6网络交通变结构控制驾驶人适应性实验分析 
3.6.1必要性分析 
3.6.2实验内容 
3.6.3实验设备 
3.6.4实验范围 
3.6.5实验建模 
3.6.6实验过程 
3.6.7实验结果 
3.7网络交通变结构控制恢复技术 
3.8小结 
参考文献


	 
第4章特殊需求下交通拥挤疏解预防与疏解控制 
4.1概述 
4.2研究综述 
4.2.1交通拥挤机理与规律 
4.2.2特殊需求下交通管理与控制研究 
4.2.3区域交通管理与控制研究 
4.2.4交通信号路径协调控制 
4.2.5拥挤单点信号控制 
4.3交通拥挤预防与疏解技术启动及策略需求分析 
4.3.1拥挤预防与疏解技术启动要素 
4.3.2拥挤预防与疏解技术启动阈值 
4.3.3拥挤控制策略与交通拥挤的匹配关系 
4.3.4拥挤控制策略的决策流程 
4.3.5初始拥挤疏解控制模块 
4.3.6疏解策略转换启动模块 
4.4基于交通小区动态划分的区域管控策略 
4.4.1区域管控的目标及总体思路 
4.4.2交通控制小区动态划分的调整方法 
4.4.3区域控制策略的启动 
4.4.4小区边界交叉口控制策略 
4.4.5非小区边界交叉口控制策略 
4.4.6区域控制策略的终止 
4.4.7案例分析 
4.5关键路径动态控制优化策略 
4.5.1关键路径的拥挤类型判别 
4.5.2关键路径局部拥挤下的交通信号控制策略 
4.5.3关键路径全线拥挤下的交通分流与信号控制组合策略 
4.5.4案例分析 
4.6单交叉口交通拥挤控制策略 
4.6.1排队检测器布设及单个交叉口交通拥挤状态判断 
4.6.2基于改进的等排队强度的半拥挤交叉口信号控制 
4.6.3基于多目标优化的全拥挤不溢出交叉口信号控制 
4.6.4基于需求控制的全拥挤有溢出交叉口信号控制 
4.7本章小结 
参考文献


	 
第5章特殊交通流分级优先协同控制 
5.1概述 
5.1.1特殊交通流分级优先控制 
5.1.2研究目的和意义 
5.2研究现状 
5.2.1特殊交通流出行研究综述 
5.2.2特殊交通流信号优先控制方案评价 
5.2.3主要系统应用 
5.2.4综合评述 
5.3特殊交通流特征与控制需求分析 
5.3.1特殊交通流分类及属性 
5.3.2安全需求 
5.3.3效率需求 
5.4特殊交通流优先级划分与动态更新 
5.4.1信号控制优先级别划分模型 
5.4.2优先级别划分模型验证 
5.4.3关键通道动态组合与最优路径选择 
5.5特殊交通流通道优先控制方法 
5.5.1信号优先控制 
5.5.2单向协调控制方案设计 
5.6特殊交通流优先控制恢复方法 
5.7小结 
参考文献


	 
第6章特殊需求下控制策略仿真建模 
6.1概述 
6.1.1仿真分析的背景和意义 
6.1.2仿真分析的主要内容 
6.2特殊需求仿真建模 
6.2.1微观仿真模型校正研究现状 
6.2.2特殊需求对交通运行参数的影响 
6.2.3特殊需求仿真建模流程 
6.2.4五类特殊需求建模方法 
6.3硬件在环仿真分析系统 
6.3.1概述 
6.3.2硬件在环仿真系统的设计 
6.3.3基于硬件在环系统的仿真实验 
6.4小结 
参考文献


	 
第7章面向特殊需求的交通管控优化系统 
7.1概述 
7.1.1研究内容与定位 
7.1.2研究现状与技术背景 
7.1.3系统总体目标 
7.1.4数据条件 
7.1.5业务功能需求 
7.2系统总体设计 
7.2.1目标功能框架 
7.2.2逻辑结构 
7.2.3数据处理流程 
7.3系统详细设计 
7.3.1特殊交通管控向导流程 
7.3.2系统界面设计 
7.3.3并发事件处理流程与逻辑设计 
7.3.4数据库表设计 
7.4小结 
参考文献


	 
第8章特殊需求控制案例分析 
8.1概述 
8.2大型活动交通管控案例分析 
8.2.1案例背景 
8.2.2事件说明 
8.2.3影响范围 
8.2.4优化控制策略 
8.2.5优化控制方案实施效果 
8.3占路施工条件下交通管控案例分析 
8.3.1案例背景 
8.3.2案例地点 
8.3.3事件说明 
8.3.4影响范围 
8.3.5优化控制策略 
8.3.6优化控制方案实施效果 
8.4恶劣天气下交通管控案例分析 
8.4.1案例背景 
8.4.2案例地点 
8.4.3事件说明 
8.4.4优化控制策略 
8.4.5优化控制方案实施效果 
8.5交通事故下单点交通信号控制案例分析 
8.5.1案例背景 
8.5.2案例地点 
8.5.3现状方案 
8.5.4优化控制策略 
8.5.5优化控制方案实施效果 
8.6紧急交通流优先控制案例分析 
8.6.1案例背景 
8.6.2事件说明 
8.6.3影响范围 
8.6.4现状方案 
8.6.5优化控制方案实施效果 
8.7特勤交通分级优先控制案例分析 
8.7.1案例背景 
8.7.2事件说明 
8.7.3影响范围 
8.7.4现状方案 
8.7.5优化控制方案实施效果 
8.8小结


	 
第9章总结与展望 
9.1主要研究成果 
9.2应用前景分析 
9.3后续研究展望

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前　　言

　　总序
　　随着我国社会机动化、城镇化进程的发展，城市交通问题日益突出。为了应对频发的城市交通拥堵问题，现代交通控制的内涵已从狭义的“信号控制”向广义的“信号控制+诱导控制+需求控制”拓展，在信息获取网络化和多元化的基础上，追求控制对象的多层次化、控制目标的全局化、控制过程的主动化和动态化、控制手段的多样化和集成化，信号控制、交通诱导、需求控制的协同联动成为现代交通控制技术发展的重要趋势。
　　2011年9月，科学技术部在863计划现代交通技术领域立项了“大城市区域交通协同联动控制关键技术”主题项目。项目瞄准现代交通控制技术发展前沿，以大城市区域交通协同联动控制技术为突破口，攻克重点关键技术，研制符合国情的大城市区域交通控制技术和装备，实现区域出行调控、网络化诱导、时空动态优化的协同联动控制，为提升交通运行效能、缓解拥堵和产业发展提供技术支撑。项目由北京四通智能交通系统集成有限公司牵头，项目参加单位有北京宏德信智源信息技术有限公司、北京交通发展研究中心、北京交通大学、浙江大学、同济大学、清华大学、东南大学、中山大学、北京通达交安科技发展中心等，北京航空航天大学、北京工业大学、重庆交通大学、哈尔滨工业大学等单位的有关人员也参与了项目的相关研究工作。

总 序 
　　随着我国社会机动化、城镇化进程的发展，城市交通问题日益突出。为了应对频发的城市交通拥堵问题，现代交通控制的内涵已从狭义的“信号控制”向广义的“信号控制+诱导控制+需求控制”拓展，在信息获取网络化和多元化的基础上，追求控制对象的多层次化、控制目标的全局化、控制过程的主动化和动态化、控制手段的多样化和集成化，信号控制、交通诱导、需求控制的协同联动成为现代交通控制技术发展的重要趋势。 
　　2011年9月，科学技术部在863计划现代交通技术领域立项了“大城市区域交通协同联动控制关键技术”主题项目。项目瞄准现代交通控制技术发展前沿，以大城市区域交通协同联动控制技术为突破口，攻克重点关键技术，研制符合国情的大城市区域交通控制技术和装备，实现区域出行调控、网络化诱导、时空动态优化的协同联动控制，为提升交通运行效能、缓解拥堵和产业发展提供技术支撑。项目由北京四通智能交通系统集成有限公司牵头，项目参加单位有北京宏德信智源信息技术有限公司、北京交通发展研究中心、北京交通大学、浙江大学、同济大学、清华大学、东南大学、中山大学、北京通达交安科技发展中心等，北京航空航天大学、北京工业大学、重庆交通大学、哈尔滨工业大学等单位的有关人员也参与了项目的相关研究工作。 
　　历经两年多的研究探索，项目较好地完成了各项研究内容，实现了项目预期的目标。项目研究突破了城市区域交通协同控制领域的多项关键技术，研发了区域路网智能化分析和决策支持系统、网络化智能诱导控制系统、区域动态交通协同优化控制系统以及区域交通协同联动控制集成平台，在出行行为调控、交通信号控制与诱导之间的协同联动控制等方面实现了技术创新和集成创新。项目研究成果丰富，部分成果初步实现产业化并得到实际应用，取得了良好的经济效益和社会效益。 
　　本丛书以863计划主题项目“大城市区域交通协同联动控制关键技术”六个研究课题的研究成果为主要内容，包括网络化动态交通信息获取与交互、面向出行行为的区域交通智能分析与控制、区域交通网络化智能诱导控制、区域交通动态协同优化控制、特殊需求下区域交通协同管控以及协同联动控制平台集成与测试等关键技术。丛书全面系统地总结了城市区域交通协同联动控制技术的主要研究进展和成果，以期能对城市交通控制管理领域的持续研究提供基础和参考，也希望能对我国城市交通控制工作的发展和提升起到实际指导作用。 
　　丛书各册内容的撰写是由项目各个课题负责人带领课题研究团队主要成员完成的，感谢他们为此所做出的努力和付出。同时要感谢863计划现代交通技术领域主题专家马林教授、王云鹏教授、王长君研究员、王勇研究员对项目研究和丛书编写给予的指导和宝贵意见。 
　　现代科学技术发展迅速，应用需求也在不断变化，城市区域交通控制技术面向实际需求的挑战，需要在新技术背景下不断创新发展。本丛书是基于863项目研究的阶段性总结，偏颇之处在所难免，内容不妥甚或错误之处，敬请业内专家学者和广大读者批评指正。 
　　国家高技术研究发展计划（863）主题项目 
　　《大城市区域交通协同联动控制关键技术》 
　　首席专家 关积珍 
　　2015年2月于北京 
　　序 
　　伴随城市交通问题的深化，城市道路网络交通控制需要更加精细化和科学化。我国城市除了一般性道路交通组织控制问题以外，大型活动所引发的局部交通集聚、恶劣天气产生的交通影响、局部突发事件产生的网络瓶颈、长假前后期的交通方向性集聚等问题，都有待控制系统做出合理响应。本书以此为背景，研究区域交通协同管控理论与技术，是一项非常有趣的研究工作。 
　　经过作者们的努力，在这一领域提出了许多很有价值的思想和方法，例如特征提取和状态判别、控制需求和启动阈值、网络交通变结构优化控制方法及评价、驾驶人员适应性响应行为实验等对于基础性问题提供了很好的研究成果，以此为基础进而提出的拥堵疏解预防与控制、分级优先协同控制等，具有技术启发和借鉴意义。 
　　道路交通网络状态是物理要素和人的要素相互作用所产生的结果，不能简单套用国外经验，而需要针对我国的实际情况加以检测与分析。另一方面，网络交通流理论尽管经过几十年的发展，但是许多基本问题并没有完全解决，例如我们已经能够有效表达路段（Link）的状态相变，但是对于网络状态相变的描述则还处于探索阶段。以我国城市交通网络的实际问题为需求背景，凝练基础理论问题，提出新概念和新策略，是一项非常值得鼓励的工作。 
　　对于交通工程领域的研究者来说，SCI论文固然重要，引入相关领域研究成果进行理论变革也值得高度重视，但是这种研究工作如果不能与我国的实际问题有效结合，则会步入歧途。我们不应该仅仅围绕国外提炼出来的问题，借鉴国外核心技术概念展开研究工作，而应该更加重视对本土研究对象进行深入观察，凝练研究课题。本书这方面的工作应该可以起到一种“抛砖引玉”的作用，希望能够看到更多的这方面成果。中国城市的规模巨大、交通方式多样和交通环境复杂，一方面给交通工程研究者造成巨大的压力，另一方面也为我们产生一流成果创造了条件。有了这么多年来几代研究者的经验积累，依托不断完善的技术环境，扎实努力不断进取，可以期盼获得具有重大影响的成果。 
　　本书的很多研究者还很年轻，但是他们不断力图超越前人的努力值得赞许。城市交通科学和技术要展现未来的希望，正有赖于他们的勤奋和心血。 
　　杨东援 
　　2014年9月于同济大学 
　　前 言 
　　随着经济社会的快速发展，交通需求正在迅猛增长。与此同时，为适应交通需求日益多元化趋势的交通管理面临着前所未有的挑战。世界各大城市由于交通拥挤造成的经济损失、环境污染和交通事故等一系列问题而备受困扰。如何针对城市交通现状，提出并实施有效的交通改善措施，缓解交通拥挤，提高通行效率，已经成为现代城市管理的一个迫切任务。 
　　城市交通需求可分为常态需求和特殊需求。在特殊需求条件下，交通流状态与常态需求条件下具有非常大的不同，因此，需要针对特殊需求条件下的交通管理和控制问题进行专门研究。本书依托国家863 计划主题项目“大城市区域交通协同联动控制关键技术”子课题“特殊需求下区域交通协同管控理论与技术”的研究成果编写而成，主要面向交通需求处于特殊状态、交通供给处于特殊状态和运行环境处于特殊状态这三种情形，研究城市道路网络交通管理与控制技术。 
　　本书分为9章，第1章介绍本研究的背景与意义、研究基础、研究范围与目标以及研究思路与方案；第2章介绍特殊需求特征提取与状态辨识理论与方法；第3章介绍特殊需求下的网络交通变结构协同控制理论与方法；第4章介绍特殊需求下交通拥挤疏解预防与疏解控制理论与方法；第5章介绍特殊交通流分级优先协同控制理论与方法；第6章介绍特殊需求下控制策略仿真建模技术与方法；第7章介绍面向特殊需求的网络管控优化系统设计与实现方法；第8章介绍特殊需求下区域交通协同管控案例分析；第9章总结研究成果，介绍研究成果应用前景和后续研究展望。 
　　本书第1章由吴兵、马万经编写，第2章由杨超、段征宇、赵娅丽编写，第3章、第4章和第5章由吴兵、马万经、李林波和云美萍编写，第6章由倪颖、孙剑编写，第7章和第8章由马万经编写，第9章由马万经、吴兵编写，全书由吴兵、马万经负责统稿。 
　　本书的主要内容来源于国家863 计划主题项目“大城市区域交通协同联动控制关键技术”子课题“特殊需求下区域交通协同管控理论与技术”的研究成果。为此，要特别感谢项目负责人、北京四通智能交通系统集成有限公司董事长关积珍博士。本课题的研究得益于本课题的研究团队成员的专业背景覆盖了交通工程、控制工程、自动化以及信息工程等多专业，团队主要成员均长期从事交通管理与控制领域的研究及系统开发等工作，除了参加本书编写的研究人员以外，还要感谢本课题的其他研究人员，他们是同济大学的孙洪运、王忠宇、陈东静、王玲、熊婕、肖琳、王吟松、王嘉文、赵靖、谢涵洲、叶新晨、吴明敏、程小云、刘翀、王玉、李刚奇、罗江邻、杨一蛟、崔诚靓、焦文敏、李海霞、倪威、吴翱翔、殷玮、朱晓波、吉静、陈震寰、赵坚真、黄丽、张淼，清华大学的李志恒，中山大学的何兆成，北京交通发展研究中心的温慧敏、高永，北京市通达交通设施安装服务中心的郑长青，以及北京四通智能交通系统集成有限公司的朱雪良等。还要感谢同济大学交通运输工程学院的杨东援、张红军、杨晓光和李克平等教授，在本课题的研究过程中得到了他们的精心指点和全力支持。此外，还要感谢北京四通智能交通系统集成有限公司的刘静女士及其有关同事，本课题的研究得到了他们自始至终的支持。 
　　由于时间仓促和作者水平有限，本书在编写过程中一定存在不少错误，敬请读者不吝批评指正。 
　　吴 兵 
　　2014年9月于同济大学

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