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信号交叉口多目标交通组织优化模型及面向智能体仿真

作　者: 南春丽
导　师: 严宝杰
学　校: 长安大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 交通工程交通管理交通组织优化信号交叉口多目标优化模型粒子群算法仿真模型范数理论面向智能体编程(AOP)
分类号: U491.23
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

依托国家973项目“大城市交通拥堵瓶颈的基础科学问题研究”子课题及长安大学科技发展基金“城市道路多目标交通组织优化模型及仿真”,以信号交叉口为研究对象,针对不同地区停车线前移效果不同的问题,从城市道路交通组织优化的角度展开相关研究。主要目标有两个:一是将动态交通组织和静态交通组织相结合,建立信号交叉口多目标优化模型并求解,以获取最佳停车线位置、最佳信号周期和最佳信号配时:其二是利用面向智能体编程技术及交通系统仿真技术对各种交通组织优化方案的效能进行对比,以可视化及量化方式,在多个可行方案中选取最优方案。主要研究成果如下:(1)建立了信号交叉口多目标优化模型,将经典数学中的理想点法、群智算法中的粒子群算法和计算机中的穷举法相结合,对优化模型进行求解。为了避免计算机运算过程中出现“大吃小”问题,对评价函数进行改进,以平衡各目标的重要性。(2)基于集成化的思想,给出了信号交叉口多目标交通组织优化仿真总体框架。根据编译原理中的自动机理论,设计信号交叉口静态仿真模型接口及接口实现算法,数据交换采用中性文件交换方式。以DXF格式源文件为例,建立图形实体自动机模型,通过状态转换图跟踪读取信息的轨迹;并给出了静态仿真模型在目标平台上重生成时的UML类图。(3)建立了仿真系统中的仿真区模型、信号相位模型、车辆到达模型、车辆Agent模型、左转车辆轨迹模型。尤其对左转车辆轨迹模型进行了深入研究。根据模拟的交通状态的时间性可分为两种情况,对现有交通状态,由于可采集到交通数据,采用数据拟合的方法获得轨迹模型;由于优化方案具有不可实验性,所以对于未来交通状态,无法采集到交通数据,采用理论分析的方法,文中给出了“直线——回旋线——回旋线——直线”组合的左转车辆轨迹模型。在此基础上,采用数据拟合的方法推导出了两段回旋线连接处的临界半径和停车线位置关系的数学模型。(4)对现有的混合线性同余法、乘法线性同余法、延搁的Fibonacci序列、MersenneTwister(MT)算法、KISS算法、组合产生器等伪随机数生成算法分别采用图形分析和统计学方法进行对比,选用MT算法作为随机变量中的伪随机数发生器,并生成相应仿真模型中的随机变量。(5)根据AOP(Agent-Oriented Programming:面向智能体)程序设计思想,开发信号交叉口多目标交通组织优化仿真系统,给出了主要的UML类图设计。通过实例,对各种优化方案效能进行模拟、比较,供决策者决策。从逼近性较好和易于计算机实现两个角度,对仿真模型中参数估计方法进行研究。给出了极大似然估计法、范数理论的数据拟合及三次B样条拟合方法,并对三种方法的特点和适用条件进行比较。

信号交叉口多目标交通组织优化模型及面向智能体仿真

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