动态交通流信息采集系统若干问题研究

先进的道路交通管理系统（Advanced Transport Management Systems, ATMS）是ITS系统核心子系统，其核心功能自动识别道路交通状态、合理地控制交通流、迅速地反应紧急事件等。ATMS的目的是缓解道路交通运行状态中的常发性和偶发性交通拥挤，缩短出行时间，降低能耗，减少交通事故，提高交通管理水平，实现道路交通社会效益与经济效益最大化。ATMS功能实现的前提是能够实时、准确地识别道路交通运行状态，而动态交通流信息采集系统可以提供ATMS所需的全部信息。因此，建立一个高效的动态交通流信息采集系统就成为ATMS以至于智能运输系统研究的关键。 本文基于国内外动态交通流信息采集系统的研究现状，提出了对动态交通信息采集系统若干问题进行研究的必要性。通过对动态交通流信息采集系统进行需求分析，设计了动态交通流信息采集系统的功能，构建了信息采集系统的结构框架。然后，分析介绍了动态交通信息采集技术的工作原理，对比分析了典型的检测器的性能、可提供的交通参数、适应条件和综合成本费用等内容。由于固定型检测器的空间布置密度对交通流特性描述的准确性和可靠性有显著的影响，因此，本文设计了固定型检测器的空间布置原则和工作步骤，利用微观模拟仿真的方法对检测器的空间布置间距进行优化，在保证ATMS对基本交通流信息需求的前提下，尽可能降低动态交通流信息采集的成本。由于移动型检测器可以获得整个道路网络任一路段的区间交通流数据，是未来信息采集技术的主要发展方向。因此，有必要对移动型检测器应用的关键问题进行了深入研究。首先，对基于GPS的动态交通流信息采集技术的工作原理进行初步研究。然后，对影响移动型检测器检测效果的最小样本量问题进行研究，设计了最小样本量的确定原则和工作步骤，利用模拟仿真的方法对的交通状态进行模拟，在保证ATMS对基本交通流信息需求的前提下，尽可能获得移动型检测器的最小样本量，降低动态交通流信息采集的成本。论文的最后部分对动态交通流信息采集技术的组合应用优化设计进行了研究，提出了组合优化设计的原则和工作步骤，并举例分析了动态交通流信息采集技术组合方案的优化设计方法。全文共分七章，其中第四章、第五章和第六章是全文研究的重点。 第一章是绪论。本章首先介绍了论文的课题来源，提出了对动态交通流信息采集系统进行研究的必要性和意义，探讨了国内外服务于ATMS的动态交通流信息采集系统发展现状和存在问题，对论文研究的主要内容进行简要介绍，并设计了论文的研究技术路线。 第二章是动态交通流信息采集系统结构设计。本章首先对服务于ATMS的动态交通流信息采集系统进行了需求分析，然后对动态交通流信息采集系统的功能进行了设计，提出了动态交通流信息采集系统所必须提供的基本交通流信息，构建了动态交通流信息采集系统的结构框架，最后提出了开发动态交通流信息采集系统所需解决的关键技术问题。 第三章是动态交通流信息采集技术分析。本章对典型的动态交通流信息采集技术的工作原理、技术性能、可提供的交通参数、适用条件和成本费用等进行了对比分析，为动态交通流信息采集技术的组合优化研究奠定基础。 第四章是固定型检测器空间布置优化研究。本章对固定型检测器的空间布置问题进行了研究，提出了检测器空间布置的一般原则和优化方法，并利用微观仿真模拟软件对高速公路和城市道路在不同服务水平下的检测器空间布置方案进行了模拟分析，得出结论。 第五章是移动型检测器应用的关键问题研究。本章对移动型检测器的空间布置问题进行了研究，设计研究了基于GPS的动态交通流信息采集技术，提出了移动型检测器最小样本量确定的一般原则和方法，并利用微观仿真模拟软件进行了模拟分析。 第六章是动态交通流信息采集技术组合应用优化设计研究。本章首先提出了进行动态交通流信息采集技术组合应用优化设计的必要性，然后分析了组合应用优化设计的原则，设计了组合应用优化设计的工作步骤，并举例分析了动态交通流信息采集技术组合方案的优化设计方法。 第七章是全文总结。概括了本文的主要研究成果，指出了存在的不足，以及今后需要进一步研究的问题。