智能運(yùn)輸系統(tǒng)課設(shè)

1、西南交通大學(xué)智能運(yùn)輸系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)VMS可變信息板對(duì)交通系統(tǒng)的影響分析姓名：班級(jí)：交通運(yùn)輸1班學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：鄭芳芳2016年5月6一文獻(xiàn)回顧ATIS(Automatic Terminal Information System, 簡(jiǎn)稱ATIS）自動(dòng)終端情報(bào)服務(wù)是在繁忙的場(chǎng)所自動(dòng)連續(xù)播放的信息服務(wù)，通常在一個(gè)單獨(dú)的無(wú)線電頻率上進(jìn)行廣播，包括主要的與飛行相關(guān)的信息，如天氣、可用跑道、氣壓及高度表?yè)苷档刃畔?。飛行員通常在和管制員等單位建立聯(lián)系前收聽通播，了解相關(guān)情況以減少管制員的工作量及避免頻道擁擠。正常情況下通播每小時(shí)更新一次，天氣變化迅速時(shí)也可隨時(shí)更新，依次以字母代碼 A, B, C.Z 表示，

2、按照ICAO公布的標(biāo)準(zhǔn)字母解釋法判讀?，F(xiàn)逐漸被利用在智能道路交通領(lǐng)域。VMS (Variable Message Signs)標(biāo)示可變信息交通標(biāo)志，在高速公路控制以及交通流誘導(dǎo)等方面應(yīng)用非常廣泛。VMS 的功能是通過(guò)文本、圖像、數(shù)字等合成信號(hào)提供道路幾何信息，路面路況信息，路段交通信息和社會(huì)公眾服務(wù)信息等各種信息，以利于駕駛員調(diào)整其駕駛行為，達(dá)到緩解交通堵塞、減少交通事故提高高速公路路網(wǎng)通行能力的目的。VMS同時(shí)具有交通標(biāo)志和動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)，與靜態(tài)交通標(biāo)志一起構(gòu)成了系統(tǒng)化的交通標(biāo)志信息系統(tǒng)，為交通的有序安全暢通服務(wù)。VMS 得以廣泛運(yùn)用，一方面是由于管理部門對(duì)于交通管理的需要；另一方面是由于出

3、行者對(duì)交通信息的需求水平不斷提高，駕駛員希望能夠通過(guò)VMS獲取更多的路況信息。VMS是目前國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用的ITS技術(shù)之一。二評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)：系統(tǒng)性能總延誤總排隊(duì)長(zhǎng)度1.排隊(duì)和行程時(shí)間計(jì)算模型瞬時(shí)行程時(shí)間： 預(yù)測(cè)的行程時(shí)間： 2.路徑流量由路徑選擇比率確定3.路徑選擇比率由出行路徑不受限制的出行者的習(xí)慣性選擇參數(shù)0 和對(duì)交通信息的敏感性 ，以及其他出行者（出行路徑受限）的“缺省選擇率”決定在對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，選定平均延誤，平均性能，總延誤，總排隊(duì)長(zhǎng)度四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)各個(gè)指標(biāo)相關(guān)定義給出其計(jì)算公式如下：交通性能(=交通量×出行距離之和)擁擠程度(=時(shí)間×排隊(duì)長(zhǎng)度之和

4、)延誤(=瞬時(shí)行程時(shí)間自由流行程時(shí)間)延誤變動(dòng)性（可變性）1.平均延誤：2.平均性能：3.總延誤：4.總排隊(duì)長(zhǎng)度：符號(hào)說(shuō)明：總延誤總的交通需求量i(t)經(jīng)歷的延誤i(t)：交通需求()：總的系統(tǒng)性能交通需求x路徑長(zhǎng)度(分別為30km和27 km ）D1(t)：由于車輛排隊(duì)導(dǎo)致路徑1的延誤(h)D2(t)：由于車輛排隊(duì)導(dǎo)致路徑2的延誤(h)r1(t) ：路徑1的排隊(duì)車輛數(shù)r2(t) ：路徑2的排隊(duì)車輛數(shù)三評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算1、瞬時(shí)交通信息和預(yù)測(cè)交通信息當(dāng)提供瞬時(shí)交通信息時(shí)，此系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制（是否進(jìn)行反饋控制值取1）。當(dāng)提供預(yù)測(cè)交通信息時(shí)，此系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)控制（是否進(jìn)行反饋控制值取0）?？刂破渌兞坎蛔?/p>

5、的情況下。各參數(shù)如下：Namesuixi固定參數(shù):surnacedaiTT1：路徑1自由流時(shí)間18minsStudent ID20132565TT2：路徑2自由流時(shí)間16minsCode215L1：路徑1長(zhǎng)度30km基礎(chǔ)交通流量 (i)2150L2：路徑2長(zhǎng)度27km外部交通需求量 (p1)2457車輛長(zhǎng)度5m外部交通需求量 (p2)3308缺省路徑選擇比率58%路徑 1 通行能力5160實(shí)際事件持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度20mins路徑 2 通行能力51602、結(jié)合各評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算公式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)：=0.05=1指標(biāo)輸出輸出輸出輸出平均延誤0.4830.480 平均延誤0.5352.485

6、平均性能28.75428.760 平均性能28.75828.687總延誤228.242228.807 總延誤226.5581117.676總排隊(duì)長(zhǎng)度37.70937.803 總排隊(duì)長(zhǎng)度28.894142.544是否反饋控制？01是否反饋控制？01在對(duì)提供瞬時(shí)交通信息和預(yù)測(cè)交通信息進(jìn)行分析評(píng)價(jià)時(shí)，我們用控制變量的方式對(duì)不同靈敏度取值進(jìn)行抽取試驗(yàn)，得出敏感性接近零時(shí)是否進(jìn)行反饋控制對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)不會(huì)產(chǎn)生影響。而敏感性取最大值1時(shí)是否進(jìn)行反饋控制對(duì)其中的三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)有很大影響。我們初步假設(shè)隨著敏感性的增加是否進(jìn)行反饋控制對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)逐漸增大。通過(guò)多次計(jì)算得出的數(shù)據(jù)顯示證明了我們最初的結(jié)論，這里我們選取

7、比較有代表性的兩組敏感性對(duì)應(yīng)下是否進(jìn)行反饋控制所得的評(píng)價(jià)指標(biāo)值見上表。從表中數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)敏感性=0.05，時(shí)，進(jìn)行反饋控制與預(yù)測(cè)控制得出的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值基本不會(huì)變化，各項(xiàng)指標(biāo)在敏感性較小的情況下趨于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)敏感性=1時(shí)可以看出平均性能這一評(píng)價(jià)指標(biāo)總體趨于穩(wěn)定。而總排隊(duì)長(zhǎng)度、總延誤、平均延誤這三項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在進(jìn)行反饋控制時(shí)的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)行預(yù)測(cè)控制時(shí)的值，表示平均延誤、總排隊(duì)長(zhǎng)度、總延誤在靈敏度較大的情況下受是否反饋控制的影響非常顯著。根據(jù)多次重復(fù)計(jì)算最后得出結(jié)論：系統(tǒng)的平均性能受反饋控制與預(yù)測(cè)控制的影響較小，基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。而平均延誤、總延誤、總排隊(duì)長(zhǎng)度這三項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在敏感性較大時(shí)受反饋

8、控制與預(yù)測(cè)控制影響較大；在敏感性較小時(shí)受反饋控制和預(yù)測(cè)控制得影響較小。當(dāng)敏感性較小時(shí)，駕駛員接到VMS提供的交通信息時(shí)，此時(shí)不管是否進(jìn)行反饋控制對(duì)駕駛員的影響較小，駕駛員會(huì)一如既往的選擇已經(jīng)選擇的路徑，不會(huì)被信息左右。當(dāng)敏感性較大時(shí)，在進(jìn)行反饋控制過(guò)程中，駕駛員接到VMS提供的交通信息他會(huì)根據(jù)此來(lái)選擇路徑，若所有駕駛員都這樣，則信息會(huì)較大程度左右交通流，對(duì)道路產(chǎn)生更大的擁堵，在不進(jìn)行反饋控制時(shí)則不會(huì)影響交通狀況。四評(píng)價(jià)結(jié)果分析1.在不同敏感性情況下，系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)變化。在分析不同敏感性情況下系統(tǒng)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化規(guī)律時(shí)，我們采用單一變量的方式首先對(duì)交通事件，是否反饋等變量進(jìn)行控制，只改變敏感性的

9、數(shù)值，觀察各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化。在帶入大量數(shù)據(jù)的觀測(cè)試驗(yàn)中，我們通過(guò)計(jì)算出的數(shù)據(jù)觀察到在沒有交通事件時(shí)，不進(jìn)行反饋的情況下，對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響成指數(shù)變化趨勢(shì)，在在00.1變化時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)變化顯著，而在0.11變化時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)變化相對(duì)較小。在沒有交通事件、進(jìn)行反饋控制時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)隨變化比較明顯。因此我們分別選取=0、=0.05、=1這三組比較有代表性的敏感度進(jìn)行舉例分析。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)在Excel表格中繪制出排隊(duì)長(zhǎng)度、延誤、性能變化如下圖所示：1.1當(dāng)沒有交通事故，不進(jìn)行反饋控制時(shí)：1.1.1對(duì)=0、=0.05、=1的排隊(duì)長(zhǎng)度變化圖分析=0=0.05=1根據(jù)上圖可知：=0時(shí)，路徑一和路徑二的排隊(duì)長(zhǎng)度有

10、較大差別，其中路徑二的排隊(duì)延續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于路徑一的時(shí)間，且排隊(duì)排隊(duì)長(zhǎng)度的最大值也大于路徑一；當(dāng)=0.05時(shí)，路徑一和路徑二的排隊(duì)長(zhǎng)度曲線趨于重合，路徑二的排隊(duì)長(zhǎng)度最大值和排隊(duì)延續(xù)時(shí)間略大于路徑一；當(dāng)=1時(shí)，路徑一的排隊(duì)長(zhǎng)度最大值和排隊(duì)延續(xù)時(shí)間與路徑二相等。1.1.2 對(duì)=0、=0.05、=1所對(duì)應(yīng)的延誤變化圖分析=0=0.05=1由根據(jù)上圖可知延誤與排隊(duì)長(zhǎng)度呈現(xiàn)出相同的變化規(guī)律：=0時(shí)，路徑一和路徑二的延誤有較大差別，其中路徑二的延誤持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于路徑一的時(shí)間，且排隊(duì)延誤時(shí)間的最大值也大于路徑一；當(dāng)=0.05時(shí)，路徑一和路徑二的延誤曲線趨于重合，路徑二的延誤時(shí)間最大值和延誤持續(xù)時(shí)間略大于路徑一；

11、當(dāng)=1時(shí)，路徑一的延誤時(shí)間最大值和延誤持續(xù)時(shí)間與路徑二相等。1.1.3對(duì)=0、=0.05、=1所對(duì)應(yīng)系統(tǒng)交通需求量變化圖分析=0=0.05=1 根據(jù)上圖所反映的信息，系統(tǒng)交通需求量在敏感度變化的情況下不隨之一起變動(dòng)，整體趨勢(shì)沒有發(fā)生變動(dòng)，表明敏感度對(duì)系統(tǒng)交通需求量不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響。1.2當(dāng)沒有交通事故，進(jìn)行反饋控制時(shí)1.2.1對(duì)=0、=0.05、=1所對(duì)應(yīng)系統(tǒng)排隊(duì)長(zhǎng)度變化圖分析=0=0.05=1根據(jù)上圖可知：當(dāng)=0時(shí)，路徑一和路徑二排隊(duì)長(zhǎng)度的變化隨時(shí)間呈線性變化趨勢(shì)，且路徑二的排隊(duì)延續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于路徑一的時(shí)間，且排隊(duì)排隊(duì)長(zhǎng)度的最大值也大于路徑一；當(dāng)=0.05時(shí)，路徑一繼續(xù)呈線性變化趨勢(shì)，而路徑二在

12、后半部分則不呈線性變化，路徑一和路徑二的排隊(duì)延續(xù)時(shí)間趨于重合，路徑一的排隊(duì)長(zhǎng)度最大值略大于路徑二；當(dāng)=1時(shí)，路徑一和路徑二的排隊(duì)長(zhǎng)度波動(dòng)變化，排隊(duì)長(zhǎng)度延續(xù)時(shí)間趨于相等，但是路徑二的排隊(duì)長(zhǎng)度最大值比路徑一大得多，且兩路徑波峰波谷交錯(cuò)相對(duì)。1.2.2 對(duì)=0、=0.05、=1所對(duì)應(yīng)系統(tǒng)延誤變化圖分析=0=0.05=1由上圖可以看出，路徑一和路徑二延誤隨時(shí)間的變化趨勢(shì)與排隊(duì)長(zhǎng)度變化規(guī)律基本一致。當(dāng)=0時(shí)，路徑一和路徑二延誤的變化隨時(shí)間呈線性變化趨勢(shì)，且路徑二的延誤持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于路徑一的時(shí)間，且延誤的最大值也大于路徑一；當(dāng)=0.05時(shí)，路徑一繼續(xù)呈線性變化趨勢(shì)，而路徑二在后半部分則不呈線性變化，路徑一

13、和路徑二的延誤持續(xù)時(shí)間趨于重合，路徑一的延誤最大值略大于路徑二；當(dāng)=1時(shí)，路徑一和路徑二的延誤波動(dòng)變化，延誤延續(xù)時(shí)間趨于相等，但是路徑二的延誤最大值比路徑一大得多，且兩路徑波峰波谷交錯(cuò)相對(duì)。1.2.3對(duì)=0、=0.05、=1所對(duì)應(yīng)系統(tǒng)交通需求量變化圖分析=0=0.05=1由上圖可以看出，在較小時(shí)，的變化對(duì)系統(tǒng)交通需求量的變化影響較小，幾乎可以忽略不計(jì)。當(dāng)趨近于1時(shí)的變化對(duì)系統(tǒng)性能的變化有顛覆性影響。1.3根據(jù)的不同取值列出各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值于下表：是否反饋控制？平均延誤平均性能總延誤總排隊(duì)長(zhǎng)度00.000.536 28.740 265.362 43.842 0.05 0.483 28.754

14、228.242 37.709 1.00 0.53528.758226.55828.89410.000.536 28.740 265.362 43.842 0.05 0.480 28.760 228.807 37.803 1.00 2.485 28.6871117.676142.544由上表的數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)不進(jìn)行反饋控制時(shí)，敏感性越低系統(tǒng)總延誤和總排隊(duì)長(zhǎng)度越大。但是變化范圍均在可控范圍內(nèi)，而平均延誤，平均性能均變化不大。當(dāng)進(jìn)行反饋控制時(shí)。系統(tǒng)平均性能隨敏感性的變化不明顯，平均延誤、總延誤、排隊(duì)長(zhǎng)度這三項(xiàng)指標(biāo)隨著敏感性的變化而有較大的變化。在敏感性=1時(shí)，總延誤、排隊(duì)長(zhǎng)度，出現(xiàn)最大值，此時(shí)對(duì)道路

15、系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響，很不利于道路的有序通暢。在不進(jìn)行反饋控制時(shí)，敏感性的不同對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)雖然有影響，但是影響均不是很大，此時(shí)信息對(duì)駕駛員選擇路徑的影響不大，對(duì)兩條路徑的交通量影響也不大。當(dāng)進(jìn)行反饋控制時(shí)，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)隨著敏感度的變化有著較大的變化，當(dāng)敏感性較大時(shí)，駕駛員接收到VMS提供的交通信息時(shí)，他們能對(duì)前一刻的兩路徑上交通參數(shù)進(jìn)行了解判斷，因此此時(shí)VMS提供的交通信息會(huì)左右駕駛員對(duì)路徑的原則，若所以駕駛員都按照VMS提供的交通信息進(jìn)行判斷，則會(huì)造成兩條路徑的交通參數(shù)呈較大波動(dòng)變化，會(huì)出現(xiàn)不同時(shí)刻兩路徑交通量嚴(yán)重不均衡的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的流量，很不利于人們的出行。2.正常交通狀況與交通事

16、件發(fā)生情況下在研究正常交通狀況與交通事件發(fā)生的情況下VMS系統(tǒng)提供的交通信息對(duì)道路各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響程度時(shí)，通過(guò)多次變換敏感性、是否控制等參數(shù)的情況下，得出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化規(guī)律。在得出的數(shù)據(jù)中可以看出，敏感性的不同對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的值有較大影響，但是同一敏感性情況下不同控制狀態(tài)或有無(wú)事件的變化規(guī)律基本一致。在有事件發(fā)生時(shí)總延誤、平均延誤、總排隊(duì)長(zhǎng)度都遠(yuǎn)大于相同狀態(tài)參數(shù)下正常交通狀況下的數(shù)值。因此我們?cè)诜治稣＝煌顩r與交通事件發(fā)生情況下對(duì)系統(tǒng)的影響時(shí)，我們?cè)O(shè)敏感性=0,05，對(duì)這單一敏感度下的不同情況進(jìn)行分析，簡(jiǎn)化研究過(guò)程。在敏感性=0,05情況下，分別控制事件狀況：0（無(wú)事件）1（有事件），是否

17、進(jìn)行反饋控制：0（否）1（是）這兩個(gè)變量運(yùn)用Excel進(jìn)行計(jì)算，得出部分指標(biāo)的變化圖象如下：2.1設(shè)定條件：=0.05；不進(jìn)行反饋控制（即為O）；預(yù)測(cè)時(shí)間范圍：20min。 0（無(wú)事件）系統(tǒng)延誤變化圖象1（有事件）系統(tǒng)延誤變化圖象通過(guò)上圖顯示的信息可以看出：=0.05、不進(jìn)行反饋控制、且沒有交通事件發(fā)生時(shí)，路徑一與路徑二的延誤時(shí)間最大值與延誤持續(xù)時(shí)間純?cè)诓灰恢虑闆r，但大抵在一段時(shí)間內(nèi)。路徑一在t=180min左右出現(xiàn)峰值，而路徑二在170min左右才會(huì)出現(xiàn)峰值。當(dāng)同樣交通控制參數(shù)下發(fā)生交通事件時(shí)，路徑二的延誤時(shí)間在很短的時(shí)間內(nèi)呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，推斷是路徑二發(fā)生了交通事件，而在這之后路徑一的交通量

18、也增加，呈現(xiàn)一次函數(shù)式增長(zhǎng)，說(shuō)明路徑一上的延誤也大于沒有發(fā)生交通事件時(shí)的延誤。2.2設(shè)定條件：=0.05；進(jìn)行反饋控制（即為1）；預(yù)測(cè)時(shí)間范圍：20min。0（無(wú)事件）系統(tǒng)延誤變化圖象1（有事件）系統(tǒng)延誤變化圖象根據(jù)上圖反應(yīng)的信息可以看出，在=0.05、進(jìn)行反饋控制且沒有事件發(fā)生時(shí)，路徑一與路徑二上的延誤時(shí)間最大值與延誤持續(xù)時(shí)間仍存在一定的差別，但都同屬一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，路徑一在t=230min左右達(dá)到最大值路徑二在t=170min左右達(dá)到最大值。在有事件發(fā)生時(shí)，路徑二的延誤時(shí)間在很短的時(shí)間內(nèi)呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，推斷是路徑二發(fā)生了交通事件，而在這之后路徑一的交通量也增加，呈一次函數(shù)式增長(zhǎng)，導(dǎo)致路徑一上的延誤也大于沒有發(fā)生交通事件時(shí)的延誤。注：（路徑一的延誤在隨后的泯滅過(guò)程中出現(xiàn)小段時(shí)間放緩情況）在Excel中計(jì)算不同控制狀態(tài)下各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在有無(wú)事件發(fā)生時(shí)的具體數(shù)值如下：是否反饋控制？事件狀況平均延誤平均性能總延誤總排隊(duì)長(zhǎng)度000.48328.754228.24237.70912.63428.9162638.554248.732100.48028.760228.80737.80314.00228.9153251.217255.381 五結(jié)論 平均延誤這項(xiàng)指標(biāo)對(duì)不同事件狀態(tài)下的數(shù)值差異有較大影響，事件發(fā)生時(shí)其值遠(yuǎn)大于正常狀態(tài)值，是否發(fā)生