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原文传递高速公路事件延时、延误和响应模型分析

论文题名：	高速公路事件延时、延误和响应模型分析
关键词：	高速公路;交通事故;应急响应;事故处理
摘要：	我国高速公路正处于大规模建设向全面科学化管理转交的阶段，其中高速公路紧急事件管理是高速公路运营管理的重要组成部分。发达国家的研究与实践表明高速公路运营管理的关键是应对偶发性拥堵的交通事件管理。通过总结分析国内外学者在高速公路事件管理领域的研究与应用情况，本文选择了事件持续时间预测、事件延误预测和事件响应预案产生方法三个方面开展研究。　　事件持续时间预测应用线性回归模型、多分顺序Logit模型和生存分析模型3种方法进行研究。首先，使用统计分析方法，研究了重特大交通事故和道路清障救助两类典型道路事件持续时间的分布，确定了事件持续时间的分布形式，通过方差分析初步得到了事件持续时间的主要影响变量及其水平。其次，1)采用最小信息准则应用逐步回归方法确定了线型回归方程的回归变量，并得到持续时间预测的线性回归模型。2)基于二分与多分Logit模型的理论基础，论文给出了事件持续时间的多分顺序Logit回归方程的形式，通过最小信息准则的逐步回归方法确定了回归变量，并得到事件持续时间预测的多分顺序Logit回归模型。3)根据事件持续时间的生存特性，令生存函数为Loglogistic分布，运用最大似然估计计算出风险函数及其相关函数的参数，确定了各类事件持续时间的风险函数的拐点，得出了风险先增后减的非单调行为，分析了不同事件特征及其水平对风险率的影响，计算了持续时间累计失效概率；通过将生存函数的位置参数λ表示为一组协变量的函数，在生存分析模型中引入影响事件持续时间的协变量，通过数学变换将基于事件样本的似然函数表示为参数(β，σ)的形式，通过最大似然估计得到似然函数的最大值点(β,σ)，从而得到事件持续时间预测的生存回归模型。最后，将样本数据分为建模数据(49个事件)和预测数据(6个事件)进行了以上三种模型预测性能的对比分析，研究表明：三种模型对本文采用的分析数据均较为理想；基于生存分析方法的模型理论上更合理，能提供更多的信息，便于研究与应用。　　高速公路事件状态下的交通延误基于确定性排队理论进行分析研究。论文分析了高速公路事件延误相关指标的计算方法，并设定持续时间为随机变量，推演了事件延误与单车延误的计算公式；在单车延误计算中考虑了实时信息对延误计算的影响，将事件延误的计算分为事件已结束、未结束和结束情况不明三种情况分别推导出其均值与方差等相关计算公式，并分析了其差异；应用波动理论，研究了应急车辆的旅行时间，推导出应急车辆行驶的正常路段和拥堵路段的长度及其旅行时间的计算公式；结合实际路段的收费数据和事件数据，计算了两类典型事件的真实延误，并同本论文研究得出的理论模型的计算结果进行了对比，结论显示本文提出的延误计算方法可信。　　运用人工智能相关理论和技术，论文对事件响应预案的产生方法进行研究。本部分研究成果为：1)对于确定性的信息，论文提出了采用规则推理的方法产生事件管理响应预案，规则推理研究涉及了资料收集、规则提取、规则库设计与和建设三个方面，研究得到了较为全面的事件响应规则并建立了规则库。2)对于规则提取不易的历史案例经验的借鉴，论文研究了案例推理范式产生预案的方法，本文通过分析案例推理的基本过程，提出了案例推理在高速公路事件响应中的推理框架，得到了高速公路事件案例的案例结构表示及相似案例的选择算法与计算步骤，并确定了基于规则的案例修正方法。3)对于不完整、不精确的事件信息，论文开展了采用贝叶斯网络推理进行事件响应预案的研究。通过对贝叶斯网络结构确定方法的分析，提出事件响应采用专家指定网络结构的方法；通过分析最大似然估计、贝叶斯估计和EM算法3种贝叶斯网络参数计算方法，提出：事件管理系统初期建设时，具有完整信息的历史数据样本，对事件响应贝叶斯网络结构参数的计算应采用最大似然估计方法；在系统实际投入应用的阶段，对于新的事件信息，采用贝叶斯估计进行参数计算；对于不完整信息的数据样本，应采用EM算法进行参数计算。本文结合样本数据选择人员伤亡、道路拥堵和事件持续时间为待计算变量，确定了事件响应的贝叶斯网络结构，使用完整的数据样本计算了所提出的事件响应贝叶斯网络结构的节点参数，并结合实例进行了实际使用过程推理模拟。4)根据以上三种方法的特点及我国高速公路事件管理的特点，确定了各自的使用条件，并研究提出了结合三种方法的事件响应预案生成的综合算法框架；依照研究成果，开发了高速公路事件管理系统原型，在实际高速公路事件管理中得到应用，验证了研究结果的有效性。
作者：	杨顺新
专业：	道路与铁道工程
导师：	黄卫
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文