高速公路事件延時、延誤和響應模型分析.pdf

1、我國高速公路正處于大規(guī)模建設向全面科學化管理轉交的階段，其中高速公路緊急事件管理是高速公路運營管理的重要組成部分。發(fā)達國家的研究與實踐表明高速公路運營管理的關鍵是應對偶發(fā)性擁堵的交通事件管理。通過總結分析國內外學者在高速公路事件管理領域的研究與應用情況，本文選擇了事件持續(xù)時間預測、事件延誤預測和事件響應預案產生方法三個方面開展研究。
　　 事件持續(xù)時間預測應用線性回歸模型、多分順序Logit模型和生存分析模型3種方法進行研究。首

2、先，使用統(tǒng)計分析方法，研究了重特大交通事故和道路清障救助兩類典型道路事件持續(xù)時間的分布，確定了事件持續(xù)時間的分布形式，通過方差分析初步得到了事件持續(xù)時間的主要影響變量及其水平。其次，1)采用最小信息準則應用逐步回歸方法確定了線型回歸方程的回歸變量，并得到持續(xù)時間預測的線性回歸模型。2)基于二分與多分Logit模型的理論基礎，論文給出了事件持續(xù)時間的多分順序Logit回歸方程的形式，通過最小信息準則的逐步回歸方法確定了回歸變量，并得到事件

3、持續(xù)時間預測的多分順序Logit回歸模型。3)根據(jù)事件持續(xù)時間的生存特性，令生存函數(shù)為Loglogistic分布，運用最大似然估計計算出風險函數(shù)及其相關函數(shù)的參數(shù)，確定了各類事件持續(xù)時間的風險函數(shù)的拐點，得出了風險先增后減的非單調行為，分析了不同事件特征及其水平對風險率的影響，計算了持續(xù)時間累計失效概率；通過將生存函數(shù)的位置參數(shù)λ表示為一組協(xié)變量的函數(shù)，在生存分析模型中引入影響事件持續(xù)時間的協(xié)變量，通過數(shù)學變換將基于事件樣本的似然函數(shù)表

4、示為參數(shù)(β，σ)的形式，通過最大似然估計得到似然函數(shù)的最大值點(β,σ)，從而得到事件持續(xù)時間預測的生存回歸模型。最后，將樣本數(shù)據(jù)分為建模數(shù)據(jù)(49個事件)和預測數(shù)據(jù)(6個事件)進行了以上三種模型預測性能的對比分析，研究表明：三種模型對本文采用的分析數(shù)據(jù)均較為理想；基于生存分析方法的模型理論上更合理，能提供更多的信息，便于研究與應用。
　　 高速公路事件狀態(tài)下的交通延誤基于確定性排隊理論進行分析研究。論文分析了高速公路事件延誤

5、相關指標的計算方法，并設定持續(xù)時間為隨機變量，推演了事件延誤與單車延誤的計算公式；在單車延誤計算中考慮了實時信息對延誤計算的影響，將事件延誤的計算分為事件已結束、未結束和結束情況不明三種情況分別推導出其均值與方差等相關計算公式，并分析了其差異；應用波動理論，研究了應急車輛的旅行時間，推導出應急車輛行駛的正常路段和擁堵路段的長度及其旅行時間的計算公式；結合實際路段的收費數(shù)據(jù)和事件數(shù)據(jù)，計算了兩類典型事件的真實延誤，并同本論文研究得出的理論

6、模型的計算結果進行了對比，結論顯示本文提出的延誤計算方法可信。
　　 運用人工智能相關理論和技術，論文對事件響應預案的產生方法進行研究。本部分研究成果為：1)對于確定性的信息，論文提出了采用規(guī)則推理的方法產生事件管理響應預案，規(guī)則推理研究涉及了資料收集、規(guī)則提取、規(guī)則庫設計與和建設三個方面，研究得到了較為全面的事件響應規(guī)則并建立了規(guī)則庫。2)對于規(guī)則提取不易的歷史案例經驗的借鑒，論文研究了案例推理范式產生預案的方法，本文通過分析

7、案例推理的基本過程，提出了案例推理在高速公路事件響應中的推理框架，得到了高速公路事件案例的案例結構表示及相似案例的選擇算法與計算步驟，并確定了基于規(guī)則的案例修正方法。3)對于不完整、不精確的事件信息，論文開展了采用貝葉斯網(wǎng)絡推理進行事件響應預案的研究。通過對貝葉斯網(wǎng)絡結構確定方法的分析，提出事件響應采用專家指定網(wǎng)絡結構的方法；通過分析最大似然估計、貝葉斯估計和EM算法3種貝葉斯網(wǎng)絡參數(shù)計算方法，提出：事件管理系統(tǒng)初期建設時，具有完整信息

8、的歷史數(shù)據(jù)樣本，對事件響應貝葉斯網(wǎng)絡結構參數(shù)的計算應采用最大似然估計方法；在系統(tǒng)實際投入應用的階段，對于新的事件信息，采用貝葉斯估計進行參數(shù)計算；對于不完整信息的數(shù)據(jù)樣本，應采用EM算法進行參數(shù)計算。本文結合樣本數(shù)據(jù)選擇人員傷亡、道路擁堵和事件持續(xù)時間為待計算變量，確定了事件響應的貝葉斯網(wǎng)絡結構，使用完整的數(shù)據(jù)樣本計算了所提出的事件響應貝葉斯網(wǎng)絡結構的節(jié)點參數(shù)，并結合實例進行了實際使用過程推理模擬。4)根據(jù)以上三種方法的特點及我國高速公