高速公路意外事件影響下的車輛行為模型與事件檢測研究.pdf

1、近年來，高速公路交通在促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的過程中起到了重要的作用。然而，高效、安全、暢通的高速公路交通需要先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)作為保障。正如ITS用戶服務(wù)體系所描述的那樣，高速公路意外事件管理是建立先進(jìn)交通管理系統(tǒng)的重要內(nèi)容，而該內(nèi)容的關(guān)鍵技術(shù)之一便是意外事件的檢測。 “高速公路意外事件下的車輛行為模型與事件檢測研究”便是圍繞該關(guān)鍵技術(shù)展開的具有探索性和系統(tǒng)性的研究工作。作者在閱覽大量文獻(xiàn)、廣泛開展調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，按照“

2、檢測模型構(gòu)建需要數(shù)據(jù)支持、數(shù)據(jù)支持需要交通流微觀仿真、而微觀仿真離不開行為模型”的思路，圍繞“意外事件下的車輛行為模型分析與重建”、“交通流仿真”與“意外事件檢測”三個(gè)環(huán)節(jié)展開工作。 1.通過對高速公路意外事件發(fā)生時(shí)車輛行為的調(diào)查，分析了意外事件對高速公路道路資源的占用和對交通流的影響。開發(fā)了車輛跟馳模型數(shù)值模擬系統(tǒng)，對現(xiàn)有模型進(jìn)行了數(shù)值分析，描述了模型的特點(diǎn)和在特定環(huán)境下存在的問題。進(jìn)行了特殊過程下的車輛跟馳試驗(yàn)，開展了車道變

3、換行為調(diào)查，對意外事件影響下的強(qiáng)制變換和自愿變換進(jìn)行了分析，并對現(xiàn)有模型進(jìn)行了測試。 2.引入智能主體理論，建立了車輛主體的結(jié)構(gòu)原型。構(gòu)建了跟馳模型的框架，提出了基于智能主體的跟馳模型，給出了該模型中車輛主體的屙性。特別地，對屙性中的間距愿望進(jìn)行了定量研究；利用比例微分控制，建立了加速度愿望模型。此外，建立了基于智能主體的車道變換模型；給出了該模型的屬性分析并細(xì)化了元組。構(gòu)建了車道變換的四個(gè)規(guī)則：抽象了車道變換的空間關(guān)系，構(gòu)造利

4、益函數(shù)對空間關(guān)系進(jìn)行了定量描述，建立了車道變換的時(shí)間規(guī)則和狀態(tài)規(guī)則，定量分析、確定了車道變換的主觀意愿規(guī)則。在此基礎(chǔ)上，對構(gòu)建的新模型進(jìn)行了驗(yàn)證。 3.對車輛主體進(jìn)行了屬性分析，建立了它的實(shí)體模型。提出基于分層解析的需求分析思路，構(gòu)造了多車輛主體之間的關(guān)系，對其通信和協(xié)作進(jìn)行了描述。對不同控制域的關(guān)系進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步開展仿真奠定了邏輯基礎(chǔ)。為確保仿真的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，對高速公路交通流及駕駛員等屙性進(jìn)行了調(diào)查分析。探討了車輛產(chǎn)

5、生與隨機(jī)數(shù)發(fā)生等問題，利用“C程序設(shè)計(jì)”開發(fā)了“AID—Simulation”仿真平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)標(biāo)定，建立了意外事件下的四車道高速公路交通流斷面檢測參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 4.引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，建立了基于MLF的意外事件檢測模型，給出了模型的基本結(jié)構(gòu)，描述了檢測原理。對檢測參數(shù)的單側(cè)輸入和雙側(cè)輸入特征進(jìn)行了定量分析；對輸入特征中的不同時(shí)階及其組合進(jìn)行了分析，確定了輸入特征的趨勢；對單因素輸入進(jìn)行了分析，得出了不同因素與檢測效率

6、的關(guān)系。確定了具有不同時(shí)階組合、不同因素組合的輸入特征方案。此外，對隱層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并對比引入SOFM和ART2進(jìn)行驗(yàn)證分析。 5.引入SVM理論，建立了基于SVM的高速公路意外事件檢測模型。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析了模型的基本特性；研究了不同核對檢測性能的影響，確定了適合該問題的核。針對單側(cè)輸入與雙側(cè)輸入，分析了其檢測性能；對于不同輸入特征因素與因素的組合，進(jìn)行了試驗(yàn)分析，得到了不同檢測方案的性能指標(biāo)。 6.引入WT理

7、論，建立了WT的高速公路意外事件檢測模型，提出了檢測的基本程序。構(gòu)造了模型判別的特征變量并對檢測模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。對不同的小波系和同一小波系中不同的小波在意外事件檢測中的性能進(jìn)行了對比分析，得到了適合問題的小波基，并同時(shí)對變換尺度進(jìn)行了實(shí)用分析。 7.利用設(shè)置的數(shù)據(jù)庫，對本文建立的三種模型與California8拌算法進(jìn)行了對比分析。同時(shí)，對本文提出的三種模型進(jìn)行了對比研究，得到各自的特征。為提高檢測的綜合性能，建立了一種組合檢測