基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同模型研究

发布时间：2016-10-25 09:07

  本文关键词：基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同模型研究

梅朵  

【摘要】：随着城市的发展和人们生活水平的提高，小汽车保有量不断增长，导致城市道路交通系统的压力越来越大，随之而来的交通拥堵、交通事故和环境污染频频出现，这些现象已经严重影响了人们的出行效率和生活质量。交通拥堵是道路容量无法满足交通需求，而又得不到及时处理的结果。城市路网是由交叉口和路段组成的，由于路网拓扑结构和交通设施布局之间的不合理性，以及交通流量的不断变化，导致路网中存在很多固定的和动态的交通瓶颈。随着交通需求的不断增长，当交通需求增长到一定程度，道路容量不能满足其需求，这些交通瓶颈就会首先发生交通拥堵，，并可能向周围传播或者蔓延，形成“多米诺”效应，这也是大范围交通拥堵产生的原因。 交通瓶颈是城市道路网络系统的薄弱环节，是引发城市交通拥堵的根源，如果不能从根源上治理，则会导致交通拥堵迅速蔓延，甚至形成拥堵环路，产生“锁死”现象，因此研究交通瓶颈的治理方法具有重要的意义。在治理交通瓶颈的过程中，单纯地对形成交通瓶颈的路段进行交通控制或者交通诱导，只是单一地在时间上或者空间上实现了交通流的管理，并不能达到很好的效果，研究交通瓶颈控制与诱导协同模型势在必行。在交通瓶颈控制与诱导协同模型的研究过程中，首先要识别交通瓶颈，然后要对动态交通瓶颈进行预测，还要对治理交通瓶颈的控制与诱导协同优化模型求解，这些环节都离不开交通信息的高效处理。云计算自诞生之日起，便受到了各个领域研究学者的高度关注，云计算的快速提供服务能力、快速处理能力、弹性计算能力，为其在交通信息处理领域的发展提供了契机。因此，运用云计算技术对海量的交通数据进行智能分析与处理，并在此基础上研究基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同模型，为治理交通瓶颈问题提供理论依据和技术支撑，为云计算在交通领域的发展与应用提供参考。 本论文研究基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同模型，在基于云计算的交通瓶颈控制与诱导系统框架的基础上，首先研究了基于MapReduce的交通瓶颈识别方法，包括固定交通瓶颈识别方法和动态交通瓶颈识别方法，然后研究了基于MapReduce的动态交通瓶颈预测方法，最后研究了基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同优化模型，并采取了基于MapReduce和遗传算法的并行求解方法，从而提高交通信息的处理效率，更好地满足用户对交通瓶颈控制与诱导的实时性需求。具体研究内容如下： （1）基于云计算的交通瓶颈控制与诱导系统框架 首先对云计算应用于智能交通系统的必要性进行了深入分析，包括智能交通系统的云需求分析、云计算技术、Google云计算的开源实现框架Hadoop等内容的研究，并构建了智能交通云系统的基本框架，然后对交通瓶颈控制与诱导系统研究的几个关键问题进行了分析，并阐述了应用云计算的必要性，最后构建了基于云计算的交通瓶颈控制与诱导系统框架。 （2）基于MapReduce和K-means的交通瓶颈识别方法 从固定交通瓶颈和动态交通瓶颈的影响因素出发，选取了合适的固定交通瓶颈和动态交通瓶颈的识别指标，在充分研究MapReduce并行编程模式和K-means聚类算法的基础上，得到了K-means聚类算法的MapReduce并行化处理方式，最后提出了基于MapReduce和K-means聚类算法的固定交通瓶颈识别方法和动态交通交通瓶颈识别方法，并通过实例验证所提出方法的有效性和可行性。 （3）基于MapReduce和GA-SVM的动态交通瓶颈预测方法 为了提高短时交通流预测的精度，充分考虑了交通流的时空相关性特征，并运用系统聚类分析的方法对交通流的时空相关性进行了分析，然后对支持向量机模型进行了研究，并结合云计算的MapReduce并行编程模式，提出了一种基于MapReduce和遗传算法的支持向量机参数优化算法，并将优化好的支持向量机模型应用到短时交通流预测中，得到未来时段的交通流参数，最后将这些交通参数输入到基于MapReduce的动态交通瓶颈识别算法中，实现了动态交通瓶颈预测，并通过实例验证了该方法的可行性和优势。 （4）基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同模型 以交通瓶颈控制与诱导模型的建模思想为基础，以“准系统最优”为原则，充分考虑动态交通瓶颈的特殊性，在有排队长度的情况下，构建了交通瓶颈控制与诱导协同优化模型，并运用基于MapReduce的并行遗传算法对协同优化模型进行了求解，最后通过仿真实验证明了所提出的协同模型的有效性和求解算法的可行性和高效性。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U491
【目录】：

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1 朱顺应,王红,李关寿;路段上短时间区段内交通量预测ARIMA模型[J];重庆交通学院学报;2003年01期

2 彭厚文;杨爽;何凤成;;基于聚类算法的并行化研究[J];电脑知识与技术;2009年24期

3 张玉梅;曲仕茹;温凯歌;;基于混沌和RBF神经网络的短时交通流量预测[J];系统工程;2007年11期

4 谈晓洁,周晶,盛昭瀚;城市交通拥挤特征及疏导决策分析[J];管理工程学报;2003年01期

5 杨兆升,杨庆芳,冯金巧;基于模糊综合推理的道路交通事件识别算法[J];公路交通科技;2003年04期

6 戢晓峰;;基于粗糙集的路网瓶颈路段识别方法[J];公路交通科技;2009年09期

7 杨兆升,谷远利;实时动态交通流预测模型研究[J];公路交通科技;1998年03期

8 李巧茹;陈亮;张铮;支学军;;并行式时空二维融合路段交通量预测[J];河北工业大学学报;2008年03期

9 裴玉龙;蒋贤才;;饱和交通状态下的绿信比优化及其应用研究[J];哈尔滨工业大学学报;2005年11期

10 江小平;李成华;向文;张新访;颜海涛;;k-means聚类算法的MapReduce并行化实现[J];华中科技大学学报(自然科学版);2011年S1期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 王凡;基于支持向量机的交通流预测方法研究[D];大连理工大学;2010年

2 龙建成;城市道路交通拥堵传播规律及消散控制策略研究[D];北京交通大学;2009年

3 张彪;交叉口群拥堵扩散机理及其控制与诱导协同模型研究[D];吉林大学;2013年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期

2 吴金华;戴淼;尹剑;;基于遗传神经网络的陕西省土地利用结构模型研究[J];安徽农业科学;2008年36期

3 曹素兵;朱婵;;RNA二级结构遗传预测算法中的选择操作研究[J];安徽农业科学;2011年14期

4 郑克;王喜成;;基于服务最大化的果蔬品配送中心选址问题[J];安徽农业科学;2011年14期

5 叶长芳;雷继呈;高卫斌;;自适应遗传算法在智能组卷中的应用[J];信息安全与技术;2011年07期

6 张志华;王莉;;网络环境下广告资源优化决策模型[J];鞍山科技大学学报;2006年05期

7 曾凌峰;;基于遗传算法的自动组卷策略与实现[J];辽宁科技大学学报;2010年03期

8 宫照煊;王莉;;基于正交设计的免疫克隆遗传算法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期

9 于含迪;;非结构化数据分类整合在贵州项目网中的设计与实现[J];安顺学院学报;2010年03期

10 杨波;郑颖人;唐晓松;李安洪;;人工智能在双排全长式抗滑桩设计中的应用[J];地下空间与工程学报;2010年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

2 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

3 蔡志理;姜桂艳;丁秋实;;基于SVM和数据融合技术的高速公路AID算法设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

4 ;On the Traffic Control Method for Congested Urban Road Based on Synergetics Theory[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

5 蔡志理;姜桂艳;;多SVM分类器融合技术在高速公路AID中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

6 宋诗斌;钱军琪;;基于北斗导航的智能交通系统设计[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年

7 许秀英;甘龙辉;陶冶;黄操军;;基于遗传神经网络的土壤含水率预测[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

8 赵金帅;;基于遗传算法和L滤波的混合噪声滤波算法[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年

9 胡海洋;绪梅;;基于FPGA的遗传算法在核爆监测中的应用[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（下册）[C];2008年

10 舒辉;文劲宇;曹一家;罗春风;王大光;宋福海;;基于改进遗传算法的发电机励磁系统参数辨识[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年

2 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年

3 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年

4 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年

6 段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年

7 何英;干旱区典型流域水资源优化配置研究[D];新疆农业大学;2010年

8 孔令启;基于内外圈协同优化策略的间歇化工过程不确定性调度研究[D];华南理工大学;2010年

9 包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年

10 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年

2 高一丹;城市道路交通网络拥堵评价体系的构建[D];山东科技大学;2010年

3 陈善智;基于时间窗口的高速公路交通分析系统研究[D];山东科技大学;2010年

4 崔静怡;基于车载导航系统的大区域路径规划算法的设计与实现[D];山东科技大学;2010年

5 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年

6 全书鹏;智能交通中车流量预测与路径优化技术的研究[D];郑州大学;2010年

7 王庆丽;火电厂负荷经济调度算法研究及锅炉热经济性诊断[D];郑州大学;2010年

8 孔祥伟;城市二次供水智能控制系统的研究与开发[D];郑州大学;2010年

9 雷明杰;神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究[D];郑州大学;2010年

10 白明;船舶管系路径优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李凯,黄厚宽;支持向量机增量学习算法研究[J];北方交通大学学报;2003年05期

2 姚智胜;邵春福;高永亮;;基于支持向量回归机的交通状态短时预测方法研究[J];北京交通大学学报;2006年03期

3 赵晖;高自友;;变分不等式的混沌搜索算法[J];北京交通大学学报;2006年06期

4 董春娇;邵春福;熊志华;;基于优化SVM的城市快速路网交通流状态判别[J];北京交通大学学报;2011年06期

5 钱文静;邓仲华;;云计算与信息资源共享管理[J];图书与情报;2009年04期

6 林继鹏,刘君华,凌振宝;并行支持向量机算法及其应用[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年05期

7 焦海贤;随机动态交通分配模型的稳定性分析[J];重庆交通学院学报;2005年06期

8 任其亮;;基于小波与混沌集成的短时交通流预测[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2008年04期

9 石崧,陈娴;武汉主城区交通瓶颈透视及科学规划管理探讨[J];城市规划;2002年03期

10 郭瑞军;王晚香;;城市交通拥挤的社会成本分析初探[J];城市公共交通;2008年04期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 保丽霞;杨兆升;刘雪杰;刘新杰;;与交通控制协同的交通流准均衡分配模型研究[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（下册）[C];2005年

2 高云峰;胡华;杨晓光;;交叉口群协调控制相位差优化模型研究[A];第二届中国智能交通年会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 栗红强;城市交通控制信号配时参数优化方法研究[D];吉林大学;2004年

2 孙喜梅;城市路网实时动态交通信息的组合预测模型和方法研究[D];吉林大学;2002年

3 保丽霞;基于信息集成的城市交通流诱导与交通控制协同的关键理论及技术研究[D];吉林大学;2006年

4 陈昕;基于协同学的城市交通控制与诱导系统协同的理论与方法研究[D];吉林大学;2006年

5 周元峰;基于信息的驾驶员路径选择行为及动态诱导模型研究[D];北京交通大学;2007年

6 冮龙晖;城市道路交通状态判别及拥挤扩散范围估计方法研究[D];吉林大学;2007年

7 连爱萍;城市动态网络交通流分配及相关问题的研究[D];北京交通大学;2007年

8 吴建军;城市交通网络拓扑结构复杂性研究[D];北京交通大学;2008年

9 胡一竑;基于复杂网络的交通网络复杂性研究[D];复旦大学;2008年

10 崔迪;群落结构的复杂网络及其交通行为的研究[D];北京交通大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张春勤;道路交通动态信息发布策略研究[D];吉林大学;2011年

2 王燕;基于期望效用理论与前景理论的出行决策模型对比研究[D];西南交通大学;2011年

3 祝付玲;城市道路交通拥堵评价指标体系研究[D];东南大学;2006年

4 於毅;城市道路交通状态判别方法研究[D];北京交通大学;2007年

5 刘新杰;城市交通控制系统与交通流诱导系统协同策略研究[D];吉林大学;2007年

6 贾森;基于实时信息的城市道路交通状态判别方法研究[D];北京交通大学;2007年

7 任园园;冰雪条件下城市道路交通流特性及管理对策研究[D];吉林大学;2008年

8 孙凤霞;城市区域交通可变信息板布点方法研究[D];吉林大学;2008年

9 杨志勇;基于前景理论的出发时刻和出行路径选择模型研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

10 邓清清;交通诱导系统的流量预测和路径优化并行算法研究[D];大连理工大学;2008年

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中国期刊全文数据库 前10条

1 高志刚;刘海洲;周涛;;交通波理论在交通瓶颈处的应用分析[J];交通标准化;2009年11期

2 石崧,陈娴;武汉主城区交通瓶颈透视及科学规划管理探讨[J];城市规划;2002年03期

3 张波;;云南昭麻等3条高速年内开建[J];筑路机械与施工机械化;2012年04期

4 施润;陈桔;桓释宇;梁峰;刘聪;;昆明城市东北出入口交通瓶颈调查分析与对策[J];交通科技与经济;2009年06期

5 刘小明;及延辉;李颖宏;王力;张永忠;;交通瓶颈影响下两路口联动控制策略研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2012年01期

6 杨紫洁;贾志绚;;交通瓶颈处大、小型车插队行为的演化分析[J];太原科技大学学报;2014年01期

7 刘小明;郑淑晖;钟剑;张杰;;交通瓶颈下相序设置对路口交通状况影响分析[J];公路交通科技;2008年07期

8 曾广湘;薛郁;;准滑模控制应用于行人通道的交通瓶颈[J];物理学报;2011年01期

9 安居;李健;刘小明;;交通瓶颈对区域土地利用的制约研究[J];山西建筑;2007年14期

10 ;建设[J];筑路机械与施工机械化;2013年06期

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1 香港知名财经评论员 香港商报副总编辑 颜安生;[N];深圳特区报;2014年

2 记者 罗丽 通讯员 王树华;[N];吕梁日报;2014年

3 本报评论员 李琼;[N];湖北日报;2014年

4 周杭生;[N];联合时报;2005年

5 记者 何锬坡;[N];珠海特区报;2010年

6 记者 黄伟清;[N];南京日报;2005年

7 郭中昱;[N];开封日报;2007年

8 本报评论员;[N];昆明日报;2007年

9 本报记者 毛立军;[N];人民政协报;2003年

10 本报记者 林蔚学;[N];闽西日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 梅朵;基于云计算的交通瓶颈控制与诱导协同模型研究[D];吉林大学;2015年

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1 安居;交通瓶颈对区域土地利用的制约研究[D];北京工业大学;2007年

2 邓瑞;城市区域路网交通瓶颈识别与预测[D];西南交通大学;2012年

3 贺寒辉;基于仿真技术的交通瓶颈研究[D];湖南大学;2006年

4 尹琨杰;基于动态交通分配的城市中心区交通瓶颈识别与疏导策略研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

5 李淑萍;长春市二环路交通瓶颈识别及改扩建方案研究[D];吉林大学;2012年

6 陈昱光;城市道路交通瓶颈信号控制方法研究[D];吉林大学;2008年

7 陈万鑫;城市道路瓶颈交叉口识别及解决方案研究[D];吉林大学;2013年

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