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原文传递基于多源数据融合的高速公路行程时间可靠性研究

论文题名：	基于多源数据融合的高速公路行程时间可靠性研究
关键词：	高速公路;交通运行状态;行程时间可靠性;数据融合;方差估计
摘要：	高速公路行程时间可靠性作为路网可靠性的重要指标，是评价交通运行状态的客观标准，为交通管理者与道路使用者所共同关注。本文基于收费数据、车检器数据，采用数据融合的方法，对路段、路径、OD、路网的行程时间及其可靠性展开研究。　　论文的主要研究成果包括: 　　1)基于收费收据的高速公路行程时间统计特性分析。定义了高速公路收费行程时间、高速公路收费主线行程时间与高速公路行程时间，明确了这三种时间的转换与计算方法。应用统计理论，改进了Hesham置信区间数据过滤法。应用M/G/K模型，分析了出口匝道的排队时间。基于大量实际数据，分析了行程时间的波动性。应用数据拟合与K-S检验方法，研究了高速公路行程时间的概率分布特性。应用协方差传播律，研究了路径、OD行程时间方差与路段程时间方差的关系，路段行程时间方差与单位阻抗路段行程时间方差的关系。　　2)基于收费数据融合的路段行程时间及其方差估计。分析了参数模型整体解算路网行程时间的缺陷，改进了局域路网解算的Soriguera时空边界条件。通过分析路段样本量不足情形，提出了6种路段行程时间及其方差的估计方法，分别为:路段本身方法、下游基本方法、上游基本方法、下游扩展方法、上游扩展方法、路径本身比例方法等。研究了路段行程时间数据融合的思路和算法，建立了不同种类、不同层次路段行程时间融合的计算公式。　　3)基于地点交通参数的路段行程时间及其方差估计。分析了线圈检测与视频检测的工作原理，分别给出了基于这两种车辆检测器的地点交通参数的计算公式。重点分析了时间平均速度、区间平均速度的关系，及其对路段行程时间估计的影响。给出了两种速度及其方差关系的函数表达式。推导了基于时间平均速度、区间平均速度进行路段行程时间及其方差估计的一般公式与实用公式。研究了路段行程时间方差与区间平均速度方差的关系。　　4)基于收费数据与车检数据融合的路段、路径、OD行程时间及其方差估计。分析了两类路段行程时间数据融合的必要性，推导了基于最小均方误差原则的加权平均数据融合法的计算公式，确定了两类路段行程时间的融合权重。通过Logit交通分配模型公式的推导，指出了该模型存在的穷尽所有路径、独立性假设、同概率分布假设的缺陷，并对其进行了改进。基于协方差传播律，给出了路径、OD行程时间及其方差的估计公式。研究了基于融合后的路段行程时间估计路径、OD行程时间的意义。　　5)高速公路路段、路径、OD、路网行程时间可靠性评价。在分析已有行程时间可靠性研究方法的基础上，提出了与服务水平相结合的高速公路行程时间可靠性定义，建立了可靠性等级划分标准。通过分析美国和我国的公路通行能力手册中的服务水平划分标准，基于研究路网的实测地点交通参数数据，分析了研究路网的服务水平划分标准，给出了研究路网中服务水平对应的期望行程时间的上限值。在分析以往路段、路径、OD行程时间可靠性定义与模型的基础上，提出了统一的路段、路径、OD行程时间可靠性的定义和指标，并细化了各自的基于对数正态分布的模型和算法。提出了路网行程时间可靠性的出行者指标、空间指标与综合指标，并分别给出了各指标的计算公式。
作者：	张宏斌
专业：	道路与铁道工程
导师：	倪富健
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文