【博士】基于系統(tǒng)科學理論的城市道路交通擁擠預測與控制模型研究【2005】

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內容簡介

　　學科專業(yè)：系統(tǒng)工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度： 2005年　　近年來，隨著人民生活水平的提高，城市的道路交通出現(xiàn)了持續(xù)的高速發(fā)展；在道路交通設施發(fā)展的同時交通需求以更高的速度在增長，“乘車難、行車難、停車難”的社會問題已經在一些大城市或特大城市顯現(xiàn)出來。盡管有些城市花費巨資擴建或新建道路，研制道路交通智能管理系統(tǒng)或交通誘導系統(tǒng)，從硬件和軟件上加強城市道路交通建設，改善道路交通運行狀況；但在一些關鍵路段，一旦出現(xiàn)交通事故等類似漲落，就又使部分道路交通處于交通擁擠狀態(tài)?！俺塑囯y、行車難、停車難”的社會問題如何解決?如何時刻保持城市道路交通暢通?采取哪些措施和管理手段能有效地解決或緩解已經產生的道路交通擁擠呢?　　本學位論文緊密結合我國城市道路交通管理和應用的實際情況，針對道路交通擁擠和漲落等問題進行了深入的研究，基于系統(tǒng)科學理論——從定性到定量綜合集成技術、耗散結構理論、協(xié)同學理論、突變理論、核度理論、旋進原則和超循環(huán)理論等，研究分析城市道路交通系統(tǒng)結構的特性，研究利用這些特性進行道路交通擁擠預測和擁擠控制的模型，進而提出道路交通擁擠控制或緩解的措施和方法。全文主要內容如下：　　1)回顧人們對系統(tǒng)的認識過程，闡述系統(tǒng)科學的基本概念、系統(tǒng)科學的體系結構和系統(tǒng)的目的性原則，分析系統(tǒng)的動態(tài)演變過程，總結現(xiàn)代系統(tǒng)科學的發(fā)展階段和系統(tǒng)科學方法的類型。論述系統(tǒng)科學理論對系統(tǒng)的研究方法適應城市道路交通系統(tǒng)的研究?！　?)根據(jù)系統(tǒng)科學的研究方法，研究分析城市道路交通系統(tǒng)的特性，對道路交通系統(tǒng)進行了內向和外向兩方面的描述，論述城市道路交通系統(tǒng)是開放系統(tǒng)、耗散結構系統(tǒng)和動力學系統(tǒng)。總結前人的工作：從交通擁擠的概念入手，分析、歸納出交通擁擠的基本屬性和空間分布特征，試圖尋求交通擁擠產生發(fā)展的內在規(guī)律和擁擠的空間分布特點及其發(fā)展趨勢，并對前人提出的緩解道路交通擁擠對策進行剖析?！　?)定義路段交通序參數(shù)以確定路段交通的有序或無序，以及有序擁擠和無序擁擠，尋求通過建立和求解漲落后無序的有序恢復過程數(shù)學規(guī)劃模型，得出恢復有序的最佳方案。　　4)給出道路交通系統(tǒng)漲落的數(shù)學描述和交通流自組織過程的數(shù)學模型，討論在交通流預測完成的基礎上如何進行道路交通擁擠預測，并具體提出漲落后的城市道路交通擁擠蒙特卡洛預測方法?！　?)在交通擁擠的機理分析與動態(tài)交通分配模型的結合的基礎上，討論動態(tài)交通分配擁擠機理分析。建立動態(tài)狀態(tài)交通分配模型以及動態(tài)狀態(tài)交通分配的算法，給出動態(tài)狀態(tài)交通分配模型的應用實例；討論動態(tài)交通分配模型在緩解擁擠對策中的應用。　　6)研究和定義城市道路交通耗散結構系統(tǒng)的特征(漲落、觸發(fā))，將城市道路交通按交通流近似均勻分布來分區(qū)，討論各個交通分區(qū)的特性(聚集和擴散)，然后定義內核原則決定的交通擁擠，討論如何采用求聚集結束時間法，尋求解決緩解分區(qū)道路交通擁擠問題的對策。　　7)從系統(tǒng)協(xié)同學理論出發(fā)，研究城市道路交通系統(tǒng)在出現(xiàn)漲落后的自組織和協(xié)同?；谥湓?，確定非穩(wěn)定路段，利用自組織協(xié)同控制和誘導交通流，實現(xiàn)道路交通盼擁擠控制?！　?)利用突變理論研究道路交通系統(tǒng)的突變現(xiàn)象具有的基本特征和運行規(guī)律，探討道路交通擁擠控制方法；以解決或緩解道路交通阻塞和交通擁擠問題，使城市道路交通高效正常運行。　　9)提出了道路交通系統(tǒng)自組織BP神經網絡模型、自組織H0pfield神經網絡模型、小波模糊多層自組織神經網絡模型和結構自組織神經網絡模型，討論將這4個神經網絡模型組合起來，共同完成自組織神經網絡道路交通的擁擠控制?！　?0)基于系統(tǒng)靜止的核和核度理論，提出系統(tǒng)動態(tài)核和核度的概念，并給出相應的計算方法，然后探討利用道路交通系統(tǒng)的動態(tài)核和核度，給出解決或緩解道路交通擁擠問題的方法，并提出相應的措施。　　11)闡述道路交通的演變發(fā)展與當?shù)亟洕陌l(fā)展之間的關系，然后基于突變理論、旋進原則和超循環(huán)原則論述道路交通的可能演變過程，最后基于事前論述的這些可能的演變過程提出相應的道路交通擁擠調控方法?！　?

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