基于VMS發(fā)布誘導信息的快速路網動態(tài)最優(yōu)控制.pdf

1、基于可變信息標志（Variable Message Signs，VMS）的交通誘導系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的組成部分，對改善路網的交通狀況有重要的作用。交通誘導系統(tǒng)通過VMS發(fā)布誘導信息，可以有效地調節(jié)車流在路網各個道路上的分布，從而避免部分道路車流過多而產生擁堵。
　　 由于交通誘導系統(tǒng)發(fā)布的信息并不是強制的要求，駕駛員對于誘導信息不一定服從，誘導結果是不確定的。這種不確定性給交通誘導信息的發(fā)布策略帶來了挑戰(zhàn)，不恰當?shù)牟呗钥赡軙菇?/p>

2、通擁堵從一個道路轉移到另一個道路，甚至加重整個路網的擁堵。因此，誘導信息的發(fā)布策略是交通誘導系統(tǒng)的關鍵。
　　 本文應用最優(yōu)控制理論的方法，研究了交通誘導系統(tǒng)的建模和動態(tài)信息發(fā)布策略。本文創(chuàng)新性地提出了在駕駛員不確定服從的情況下交通誘導系統(tǒng)的動態(tài)最優(yōu)控制方法，以及多點控制的交通誘導系統(tǒng)中控制點的動態(tài)選擇方法。此外，相比于大多數(shù)現(xiàn)有研究，本文選擇VMS在有限狀態(tài)之間的切換作為控制變量，使得其優(yōu)化結果具有更好的可操作性。全文的主要研

3、究內容和成果總結如下:
　　 (1)假設駕駛員對VMS發(fā)布的誘導信息的服從率為固定值，應用宏觀交通流模型將基于VMS的交通誘導問題歸納為一種最優(yōu)控制問題。針對該問題中控制變量只在2個離散點取值的特殊情況，通過變量代換將最優(yōu)控制問題轉化為關于切換時刻的最優(yōu)參數(shù)選擇問題，依據(jù)離散系統(tǒng)的極小值原理給出了改進的最優(yōu)梯度條件和相應的數(shù)值解法。仿真研究發(fā)現(xiàn)，交通誘導對路網的改善作用在準飽和流量需求的情況下最佳。
　　 (2)假設駕駛

4、員對VMS發(fā)布的誘導信息的服從率為滿足正態(tài)分布的隨機值，研究了含隨機變量的交通誘導系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化控制問題。提出了針對該問題的雙層最優(yōu)控制結構，先求解下層確定的交通流分配問題，再求解上層隨機的駕駛員服從問題。隨后，在證明系統(tǒng)性能指標為服從率的凸函數(shù)的基礎上，將上層的隨機問題轉化為系統(tǒng)性能指標對服從率的靈敏度最小化的確定問題并求解，解決了交通誘導系統(tǒng)的隨機最優(yōu)控制問題難以分析求解的困難。仿真結果證實該動態(tài)優(yōu)化控制方法能夠快速地求解出具有較好

5、統(tǒng)計性能的結果，且在參數(shù)變化時仍具有穩(wěn)定的優(yōu)化效果。
　　 (3)假設駕駛員在分岔路口的路徑選擇概率為與下游各路段旅行時間相關的時變值，以VMS是否發(fā)布實時旅行時間信息為控制變量，研究了考慮駕駛員選擇行為模型的交通誘導系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題。其中駕駛員的路徑選擇行為用Logit模型描述，道路上瓶頸點的車輛排隊過程用Point Queue模型描述。采用真實路網數(shù)據(jù)的仿真結果驗證了最優(yōu)控制方法的有效性，而持續(xù)性發(fā)布旅行時間信息并不是系統(tǒng)