基于生态捕食算法的交通流量分配系统研究

论文摘要

智能交通运输系统（ITS:Intelligent Transportation System）作为一个先进智能化综合运输体系，是目前大力发展和应用的现代化交通运输和管理系统。城市动态网络交通流分配理论是其中重要的核心技术基础之一。在城市路网中经常出现一些道路重载，一些道路轻载的负载不平衡现象，是由于交通流到达的随机性和各道路处理能力的差异导致。不仅造成城市交通设施资源浪费，而且影响城市交通路网的整体性能。因此对动态交通流平衡分配算法的研究成为了国内外研究的热点。本文通过研究城市交通需求和交通流的形成机理，针对城市道路交通网络中交通流量特性，从城市道路资源管理和优势互补的角度，研究动态城市道路交通管理和诱导的理论和方法。捕食者——被捕食者算法是当前倍受关注的生态平衡算法，本文在认真分析和研究了生态捕食系统的两种群捕食者-被捕食者模型基础上，设定生态系统捕食者之间无竞争，种群规模不通过迁入或迁出而改变，从而得到相应的两种群捕食者——被捕食者方程模型，并针对城市交通路网中的负载不平衡问题，提出一种基于捕食者—被捕食者算法的动态负载平衡交通流量分配的模型，基本思想是将生态系统的种群即捕食者或被捕食者对应到城市路网的道路，将生态系统的种群规模与城市路网道路的负载信息对应，利用生态捕食者——被捕食者模型的动态周期性变化，动态地调整城市路网中各道路的负载信息，得到一组“非劣解”，有效的解决交通拥塞问题，达到负载平衡。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究意义
• 1.4 存在问题
• 1.4.1 城市动态交通网络
• 1.4.2 交通流控制问题
• 1.5 本文组织结构
• 第二章 城市交通流分配相关理论
• 2.1 城市交通分配
• 2.1.1 城市交通流分配问题
• 2.1.2 交通流分配方式
• 2.2 动态交通分配
• 2.2.1 静态交通分配
• 2.2.2 研究方法
• 2.2.3 城市动态网络交通流分配模型
• 2.2.4 结构框架
• 2.3 路段性能模型
• 2.4 交通系统优化分配方法
• 2.4.1 基本符号定义
• 2.4.2 动态网络约束
• 2.4.3 系统花费函数
• 2.4.4 几个典型的模型
• 2.5 用户优化分配方法
• 2.5.1 路段阻抗变分不等式
• 2.5.2 实际阻抗动态用户最优不等式
• 2.5.3 基于瞬时阻抗的动态用户最优不等式
• 2.5.4 最优路径阻抗及收敛准则
• 2.5.5 变分不等式求解算法
• 2.6 交通分配数据计算
• 2.6.1 交通网络
• 2.6.2 全有全无分配算法
• 2.6.3 增量分配算法
• 2.6.4 时间比分配算法
• 2.6.5 用户平衡分配算法
• 2.6.6 系统最优分配算法
• 2.6.7 分析对比
• 2.7 本章小结
• 第三章 多用户动态网路交通流分配模型
• 3.1 多用户交通流研究
• 3.2 符号定义
• 3.3 多用户路段交通流演化
• 3.4 多用户网络交通流演化
• 3.4.1 网络节点处传播
• 3.4.2 出行需求量加载
• 3.5 实际路段阻抗计算
• 3.6 动态网络交通流分配问题
• 3.7 本章小结
• 第四章 生态捕食算法模型
• 4.1 算法模型
• 4.1.1 算法模型概念
• 4.1.2 算法性质
• 4.2 算法模型建立
• 4.2.1 捕食者-被捕食者问题
• 4.3 密度制约模型分析
• 4.3.1 对被捕食者的捕获模式
• 4.4 “捕食者-被捕食者”系统设计
• 4.4.1 系统分析
• 4.4.2 角色定义
• 4.4.3 系统流程
• 4.5 实验分析
• 4.5.1 数据计算
• 4.5.2 分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于生态捕食模型动态网络交通流算法设计
• 5.1 道路交通流模型
• 5.2 网络交通流模型
• 5.3 动态交通流分配模型
• 5.4 道路饱和度
• 5.5 交通流分配系统设计
• 5.5.1 系统结构
• 5.5.2 算法设计
• 5.5.3 实验分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A：攻读学位期间所发表的学位论文目录