基于交通流的车辆动态路径诱导方法研究

目前,城市交通问题已经成为制约国民经济持续发展的瓶颈问题。本论文针对这种现状,结合GIS和GPS等最新技术,进行了基于交通流的车辆动态路径诱导问题的探讨与研究。围绕所研究的问题,开展了以下工作: 首先,分析了动态路径诱导系统(DRGS)的诱导信息构成、功能、结构、开发方式等问题,在此基础上确定了适合中国交通现状的分布式动态路径诱导系统解决方案,确定了开发系统所用的软件和硬件。 其次,对目前交通流量预测方面存在的问题进行了分析和研究,提出了利用灰色系统理论和主成分分析法进行交通流量预测的方法;在此基础上,建立了根据安装检测器交叉口的交通流量预测无检测器交叉口的交通流量的预测模型,并采用实际数据对所建立的模型进行了验证。 第三,在动态交通分配问题研究中,提出了将出行时间最短作为路径优化的主要目标:采用交通荷载作为状态变量的研究方法,基于车流集散波理论建立了车辆在交叉口前的排队长度模型,并使用密度概念描述了动态路段出行时间;对于交叉口延误,提出了按照不同前进方向分别求取交叉口延误的方法,并按照此方法建立了交叉口延误模型,确定了动态交通流状况下道路权重的计算方法。 第四,对道路网络模型、路网数据库的结构建设、最优路径优化算法以及坐标系转换等问题进行了研究。建立了体现城市道路交通的方向性及交叉口延误和限制的新城市路网模型,该模型利用交叉口、路段等基本构成要素描述道路网络,利用节点——弧段联合结构描述路段特性,再用图论中的有向图思想将路网抽象成数学模型描述:介绍了采用改进的狄杰斯特拉(Dijkstra)算法求解带有转向延误和限制的最优路径问题,并编程实现了算法。 最后,在上述理论的基础上,以Visual C++为开发语言,结合MapObjects组件,开发出了具有Windows图形用户界面的动态路径诱导原型系统,该系统实现了地图的显示、平移、放大和缩小等功能,可以根据选定的起点和终点确定最优路径并显示输出,能够实时接收GPS接收机的定位信息并可在地图上动态显示出车辆位置。