基于模糊聚类分析的高速公路交通状态识别研究

发布时间：2020-05-12 02:19

【摘要】：由于经济的快速发展,高速公路需求迅速扩大,高速公路的管理面临着越来越拥堵的车流和大量的实测数据资源被浪费的问题,管理层得不到可靠、及时、有效的数据支持以及乘客无法及时了解高速公路交通状态,在一定程度上阻碍了高速公路的发展。为了满足与日俱增的高速公路交通需求和经济快速发展的需求,高速公路的管理需要进一步实现智能化,对高速公路路段的交通状态有更加精准的掌控,这首先需要一种对高速公路交通状态进行可靠、及时有效的主动检测方法。影响高速公路交通状态的因素有很多,包括人、车、路、外部环境等因素,基于模糊聚类分析的高速公路交通状态识别综合考虑了以上诸多因素对交通数据进行识别,具有良好的交通状态辨识能力。另外,由于不同地域的高速公路路段通行能力不同,设置固定的交通拥挤阀值很难准确描述不同高速公路交通状态,而基于模糊聚类分析算法的交通状态识别方法是对不同高速公路交通状态进行分类,具有良好的适应性。文中对此方法进行深入的探讨。目前针对高速公路的主动检测设备有很多,本文根据多种检测设备所得数据进行综合考虑,采用适用性比较强的三种数据进行算法识别,然后利用模糊聚类分析方法对目标路段历史数据进行交通状态类别的分类得到聚类中心,再利用实测数据和聚类中心的欧式距离进行模糊判别得到高速公路实时交通状态,从而有效挖掘高速公路被闲置的交通数据,为高速公路管理部门提供可靠、及时的交通状态数据,为乘客出行提供方便的出行决策信息,满足道路使用者的出行需求。此外,本文针对模糊聚类分析法本身存在的问题,提出利用模拟退火算法和遗传算法对模糊聚类分析算法进行优化。主要的步骤是,首先利用模拟退火算法和遗传算法对随机分配的初始聚类中心进行全局寻优,得到最优解的附近值或者近似值,然后将得到的解作为模糊聚类分析算法的初始聚类中心,最后,利用模糊聚类分析算法以经过模拟退火和遗传算法寻优得出的聚类中心作为初始聚类中心进行局部寻优迭代。实验证明,本文提出的改进后的模糊聚类算法能够有效地克服传统模糊聚类分析算法过度依赖初始聚类中心而导致的结果不稳定、容易陷入局部最优等缺点,提高了对高速公路交通状态的识别率和及时性,具有一定的实用价值。
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- 8 -图 1.1 论文技术路线图本章小结首先，阐述了文章的选题背景、意义、目的、目前该领域存在的问题，针对以出本文思路。其次，结合论文思路确定出本文的分章及每一章节所要完成的论文内容。最后，根据文章的论文思路和主题内容画出本文的技术路线图。

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兰州交通大学硕士学位论文2 高速公路交通状态识别算法的标准体系的建立2.1 模糊聚类算法交通参数的选取2.1.1 高速公路基本路段及交通状态(1) 高速公路的基本路段由于本文所研究的路段必须要有稳定的车流，而高速公路的车流一般在基本路段形成稳定的车流。因此，本文以下所说的高速公路路段的交通状态识别全部是指针对高速公路基本路段的状态识别，高速公路基本路段的描述如下。我国高速公路采取的是全封闭的运营模式，，车流主要依靠进出控制，其组成可分为三个部分：匝道区、基本路段和交织区[26]。如图 2.1 所示。车流在基本路段上形成稳定车流且几乎不受到外部车流的干扰，因此，基本路段上交通流的特征参数间的关系比较明显，这个特点方便我们对交通流空间的变化规律进行研究。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491

【参考文献】