基于交通仿真的交通信息预测技术研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:huangy3874308
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城市交通信号控制是通过对交通流的调节、路权分配和诱导以达到提高道路通行能力、道路交通安全性,提高道路的利用率。其目的是改善交通流的质量,更好的利用现有基础设施,达到缓解交通拥堵的目的,提高交通流安全性、快速性和舒适性。目前的交通信号控制系统都需要预先在交叉口安装交通检测器进行数据采集。而检测器的购买、安装和维修需要耗费大量的时间和金钱,且检测器检测数据类型有限,这对自适应的交通控制系统是个瓶颈,使系统很难达到智能控制的效果,而且使得城市交通成本大大增加。其次,目前国内大部分城市路口交通控制基本都是单点控制,很少考虑路口间的关联性,使得一些路口控制效果明显,其它路口拥堵恶化。关于交通绿波带的问题理论上已有很多研究,可是在大型城市中尚未付诸实践。本文提出了基于交通仿真的交通信息预测方法,在上游有检测装置的路段,采用交通仿真的方法,在无检测装置的路段,采用卡尔曼滤波预测方法,二者相互印正和补充,解决传统交通信号控制系统的控制数据源问题。通过实际交通数据,验证了本文方法的有效性。以满足未来智能交通控制的需求,并进一步缓解城市交通拥堵。论文的主要内容及创新之处如下:1、提出基于仿真融合预测的交通流数据采集的思路,为将来交通控制系统设计开发提供新思路。目前世界成熟常用的交通信号控制系统安装使用需要配套设置交通流检测器,而控制方案设计依赖于检测器提供的交通流数据,如果检测器数据不准确或故障,将导致控制器失效,达不到预期控制效果;或者由于国内交通状况有异于控制系统设计理念,使交通信号控制系统在国内使用无法达到系统期望的效果。因此,为解决检测器安装费用昂贵、维护困难、易损坏等问题,提出基于交通仿真在线或离线仿真作为控制器的交通流数据采集方式之一的想法,在上游有检测装置的路段,采用交通仿真的方法,并将仿真软件核心模型与控制器集成,对控制方案进行优化及评价。2、提出基于融合预测的交通信号控制参数采集的方法。在无检测装置的路段,采用卡尔曼滤波预测方法,并将在线仿真和离线仿真结果与实测数据相融合,形成一种交通流数据采集方法,并将采集模块集成于控制器中,对控制方案进行优化,奠定了新型信号控制器设计的基础。3、设计一个集仿真、融合预测、移动通信为一体的交通信号控制器框架,设计基于交通仿真的交通信号控制器,充分利用交通流检测器和在线仿真输出数据,为交通控制系统提供充足有效数据,将仿真软件嵌入式集成到控制系统中,作为数据采集模块之一,并将每个路口控制器作为通信节点,与相邻路口控制器进行通信,形成路网节点通信网络,共享路况信息,关联路网路口,达到有效诱导,优化控制方案,提高道路通行能力,缓解交通拥堵。为未来智能交通控制系统研究奠定新方向。最后,选择北京实际路网中的路口路段及区域进行仿真验证,验证基于交通仿真作为智能交通信号控制器的控制参数输入方式之一是否有效。实验验证仿真输出与实际测量统计计算结果,选取占有率、路段流量、到达时间参数指标进行比较,从对比结果可以看出,仿真输出结果占有率与实测统计计算的占有率误差为0.685%,路段流量与实测路段流量误差8.04%,到达时间与实测到达时间误差为5.22%。误差分析显示,除了流量误差稍大,是因为检测器检测到的流量是通过路口停车线处的流量,在统计时间内有没有通过路口的车辆排队在路段中,导致实际进入路段车辆与离开路口停车线的车辆之间存在差值。但从误差范围看,都在10%范围内,准确度基本保证在90%以上,与实际安装在路段路口的检测器检测结果几乎无差别,且检测参数内容比实际检测器更加丰富,为本文提出的基于交通仿真的交通信息预测方法提供准确、多样的参数,不仅保证控制参数的准确输入,也为控制系统优化提供多方面数据。
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