高速公路短时段交通流预测方法研究.pdf

东南大学硕士学位论文高速公路短时段交通流预测方法研究姓名：周欣荣申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：柴干20060301摘要近年来随着我国高速公路建设的快速发展高速公路的运营管理面临更高的要求和挑战。本文通过研究高速公路短时段交通预测的重要问题为高速公路的路况分析、事件检测及预测、预防交通拥堵提供数据挖掘服务为设计高速公路交通流控制系统、制定合理的监控策略提供数据基础。论文结合我国高速公路现状从短时交通预测方法、交通流参数预测、行程时间预测三个方面进行了研究。淌苯煌ㄔげ夥椒ǜ攀觥８莨谕舛淌苯煌ㄔげ庋芯肯肿矗岷显げ庋а芯浚壳耙烟岢的用于短时交通预测的各种预测方法分为三类：基于数学模型的预测方法基于非数学模型的预测方法、复合预测方法。在对各类方法深入分析的基础上结合江苏省高速公路的运营状况本文选择了几种方法进行改进研究。げ夥椒ㄑ芯俊Ｕ攵允奔湫蛄械睦胂咴げ狻⒔９谈丛拥热钡悖谑菰ご砩弦肓憔化及差分法以便获得稳定数据进行计算在模掣参数辨识方面引入带遗忘因子的最小二乘递推算法实现了在线预测的功能；针对交通流的特性建立了基于卡尔曼滤波的交通预测模型并针对模型初值难以确定的限制引入基于统计方法的模型初值确定方法；分别介绍了神经网络和窬纾针对网络收敛速度慢以及目标函数存在局部极小问题介绍了可变学习率、动量法、ǖ雀进训练算法比较了两种网络的特点提出诙淌苯煌ㄔげ饬煊虻牧己糜τ们熬啊煌鞑问げ庋芯俊６远淌倍谓煌鞑问目稍げ庑越蟹治鲅芯浚攵晕夜咚俟方煌数据来源提出了基于时间序列改进方法、卡尔曼滤波方法、神经网络方法、窬绶椒的预测模型并利用检测数据进行仿真预测对各种方法进行了深入分析确定各种方法的预测性能。谐淌奔湓げ狻６孕谐淌奔涞幕靖拍罱辛私馐停⒃诿挥行谐淌奔涫莸那榭鱿拢频剂利用其他交通流参数进行估算的方法得出了高速公路路段连续交通流及问断交通流的行程时间函数以及路线行程时间函数。结合车辆探测数据和环形线圈检测数据利用卡尔曼滤波方法设计了高速公路路段行程时间预测模型。从高速公路路网角度提出路网行程时间预测方法结合时间空间两重坐标提出行程时间域穿行法并利用仿真实例说明方法的优势。本论文的研究依托江苏省交通科学研究计划项目：高速公路联网监控的监控信息平台、监控策略与接口技术研究。关键词：高速公路短时段交通流预测时间序列方法卡尔曼滤波理论神经网络窬络交通流参数行程时间路网行程时间域第魄．瓹．’簅．鑙甀珹埘農琑瑃东南大学硕士学位论文甋瓵．琺阛伍下琣．．．琽甀甊甀琲瓵—珺．：琄第Ⅱ页研究生签名：幻说际η┟豪稼兹坦哇东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明≯．耣研究生签名：日期：本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。年拢帐〉谝惶醺咚俟芬换δ咚俟方ǔ刹⑼度朐擞#撕螅帐∥J视第一章绪论引言研究背景与目的年以后国家加大基础设施的建设力度特别是高速公路的建设。”聊如在年国家用于公路建年月上海至嘉定高速公路．ǔ赏ǔ担迪至酥泄舐礁咚俟妨愕耐黄啤设