智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

前言：傳統(tǒng)的城市交通理論，一般單純從城市交通管理系統(tǒng)的單一子系統(tǒng)孤立研究交通問(wèn)題，具有很大的片面性，已不能解決城市交通量與道路增長(zhǎng)不匹配而導(dǎo)致的日益嚴(yán)重的交通擁擠，交通事故、能源消耗和環(huán)境污染等問(wèn)題。因此本書(shū)重點(diǎn)論述動(dòng)態(tài)交通分配理論、協(xié)同理論和智能控制理論，為綜合解決城市道路交通問(wèn)題提供更加符合我國(guó)國(guó)情的先進(jìn)理論方法第2頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.1動(dòng)態(tài)交通分配理論

1.目的：就是將時(shí)變的交通出行合理分配到不同的路徑上，以降低個(gè)人的出行費(fèi)用或系統(tǒng)總費(fèi)用，它是在交通供給狀況以及交通需求狀況均為已知的情況下，分析其最優(yōu)的交通流量分布模式，從而為交通流控制和管理、城市交通流誘導(dǎo)等提供依據(jù)。

2.基本概念：（1）動(dòng)態(tài)用戶(hù)最優(yōu)：指路網(wǎng)中任意時(shí)刻、任何OD對(duì)之間被使用的路徑上的當(dāng)前順時(shí)行駛費(fèi)用相等，且等于最小費(fèi)用的狀態(tài)。從路網(wǎng)中每個(gè)用戶(hù)的角度考慮，尋求整個(gè)系統(tǒng)總得出行時(shí)間最少或費(fèi)用最低。（規(guī)劃者意愿，較為實(shí)際）第3頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.1動(dòng)態(tài)交通分配理論2.基本概念：（2）動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)：指在所研究的時(shí)段內(nèi)，出行者各瞬時(shí)通過(guò)所選擇的出行路徑，相互配合，使得系統(tǒng)的總費(fèi)用最小。從路網(wǎng)系統(tǒng)的角度考慮，尋求整個(gè)系統(tǒng)總得出行時(shí)間最少或費(fèi)用最低。（3）路段流出函數(shù)模型：反映交通擁擠，抓住網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)本質(zhì)特性的關(guān)鍵。（4）路段阻抗特性模型：通過(guò)交通量和走行時(shí)間或費(fèi)用關(guān)系來(lái)反映，動(dòng)態(tài)交通分配中采用的狀態(tài)變量不是靜態(tài)交通流分配中的交通量，而是某時(shí)刻路段上的交通負(fù)荷。第4頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.1動(dòng)態(tài)交通分配理論3.動(dòng)態(tài)交通分配理論現(xiàn)狀：縱觀國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)交通分配理論和方法的研究，到目前為止，從研究方法角度而言，可以分為：（1）數(shù)學(xué)規(guī)劃及按摩方法（2）最優(yōu)控制理論建模方法（3）變分不等式理論建模方法（4）計(jì)算機(jī)模擬第5頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.1動(dòng)態(tài)交通分配理論4.動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)和用戶(hù)最優(yōu)分配模型前提假設(shè)（1）路網(wǎng)拓補(bǔ)空間結(jié)構(gòu)已知（2）路網(wǎng)特性、路段行駛時(shí)間函數(shù)、路段流出率函數(shù)均已知（3）動(dòng)態(tài)的時(shí)變交通需求已知（4）車(chē)輛的產(chǎn)生與吸引只發(fā)生在節(jié)點(diǎn)處，路段之中不吸引和產(chǎn)生車(chē)輛動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)分配模型目標(biāo)第6頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.1動(dòng)態(tài)交通分配理論4.動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)和用戶(hù)最優(yōu)分配模型動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)分配模型目標(biāo)（1）使系統(tǒng)總行程時(shí)間最?。?）使系統(tǒng)總費(fèi)用最?。?）使系統(tǒng)總延誤最?。?）是系統(tǒng)平均擁擠度最小動(dòng)態(tài)用戶(hù)最優(yōu)分配模型：對(duì)動(dòng)態(tài)用戶(hù)最優(yōu)定義不同，將會(huì)構(gòu)造出不同的模型。5.準(zhǔn)用戶(hù)最優(yōu)動(dòng)態(tài)交通分配第7頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.2智能協(xié)同理論1.協(xié)同學(xué)的產(chǎn)生以及研究對(duì)象協(xié)同論：是研究在許多子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)中，這些子系統(tǒng)是如何通過(guò)協(xié)作和自組織而形成宏觀尺度上的空間結(jié)構(gòu)、時(shí)間結(jié)構(gòu)或功能結(jié)構(gòu)，其基本觀點(diǎn)是眾矢量在競(jìng)爭(zhēng)中產(chǎn)生序參量，并引導(dǎo)和控制整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展方向。研究對(duì)象：是非平衡開(kāi)放系統(tǒng)中的自組織及形成的有序結(jié)構(gòu)。隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市道路交通系統(tǒng)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的組織系統(tǒng)也正處于劇烈的變化階段，這完全符合協(xié)同論的研究條件

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2.2智能協(xié)同理論2.城市交通流系統(tǒng)特征分析交通流系統(tǒng)具有開(kāi)放性，遠(yuǎn)離平衡的特點(diǎn)交通流系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變城市交通流整體的出行特性在時(shí)間和空間上具有相對(duì)確定性當(dāng)路網(wǎng)上車(chē)流量達(dá)到一定閥值時(shí)，原定態(tài)失穩(wěn)，出現(xiàn)臨界狀態(tài)，達(dá)到新穩(wěn)定。存在臨界減慢現(xiàn)象城市交通流的有序結(jié)構(gòu)靠信息流來(lái)維持。第9頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.2智能協(xié)同理論3.車(chē)輛誘導(dǎo)、交通控制、公共交通協(xié)同理論誘導(dǎo)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)協(xié)同控制系統(tǒng)與公交系統(tǒng)協(xié)同誘導(dǎo)系統(tǒng)與公交系統(tǒng)協(xié)同第10頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.2智能協(xié)同理論3.UTCS與UTFGS協(xié)同理論模式與算法模式（1）數(shù)據(jù)共享式（2）主從式（3）遞階協(xié)同式（4）一體化方式算法（1）偏重于控制的方法（2）偏重于誘導(dǎo)的方法（3）交通控制與動(dòng)態(tài)交通分配迭代優(yōu)化法（4）全局優(yōu)化法第11頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.3交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通信息預(yù)測(cè)理論1.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通信息預(yù)測(cè)的意義

隨著GPS浮動(dòng)車(chē)、手機(jī)定位等交通檢測(cè)技術(shù)的日趨成熟，把什么形式的動(dòng)態(tài)交通信息提供給用戶(hù)才能達(dá)到避免擁擠、提高路網(wǎng)使用效率的目的，如何在短時(shí)間內(nèi)得到這些信息，以及如何根據(jù)這些信息快速確定最佳行駛路徑，已成為國(guó)際智能運(yùn)輸領(lǐng)域的前沿問(wèn)題。2.短時(shí)交通信息預(yù)測(cè)理論模型體系適合我國(guó)交通特點(diǎn)的交通流量動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)理論模型體系的建立（1）基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的交通流量預(yù)測(cè)模型的研究（2）基于高階神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的交通流量預(yù)測(cè)模型的研究（3）基于卡爾曼濾波理論的交通流量預(yù)測(cè)模型的研究第12頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.3交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通信息預(yù)測(cè)理論無(wú)檢測(cè)器交叉口交通流量預(yù)測(cè)理論和方法研究路段行程時(shí)間間接預(yù)測(cè)理論和方法研究（1）模型思想：通過(guò)分析交叉口的運(yùn)行時(shí)間分成車(chē)輛在路段上的運(yùn)行時(shí)間和交叉口的運(yùn)行時(shí)間兩部分。其中交叉口的運(yùn)行時(shí)間包括路段，交叉口行駛時(shí)間和交叉口的延誤時(shí)間。（2）路段行程時(shí)間的計(jì)算模型把行程時(shí)間分成車(chē)輛在路段上的運(yùn)行時(shí)間和交叉口的延誤時(shí)間兩部分，利用預(yù)測(cè)的流量和速度，結(jié)合其他的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，從而分別計(jì)算這兩部分運(yùn)行時(shí)間，然后將這兩部分時(shí)間結(jié)合，獲取路段行程時(shí)間。第13頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章：智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.4智能控制理論1.理論內(nèi)容：自