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高速公路與關(guān)聯(lián)城市快速路交通信息共享與協(xié)同控制系統(tǒng)

該項目是863計劃項目，現(xiàn)處于實驗室研究階段。項目成果受專利保護。 1、項目概述本項目針對高速公路進出城路段交通擁堵嚴重、事故頻發(fā)，以及高速公路監(jiān)控系統(tǒng)和城市快速路監(jiān)控系統(tǒng)各自為政、協(xié)同性差的普遍現(xiàn)象，構(gòu)建了基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式交通特征信息共享平臺，實現(xiàn)了不同監(jiān)控系統(tǒng)的信息共享；借助信息共享平臺，系統(tǒng)分析了結(jié)合部的動態(tài)交通特征，提出了適應(yīng)不同交通條件的短時交通特征預(yù)測技術(shù)；采用分層遞階控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的方法，研發(fā)了多匝道的協(xié)同控制系統(tǒng)軟件，并實現(xiàn)了結(jié)合部道路交通系統(tǒng)的微觀仿真。 2、技術(shù)創(chuàng)新點在監(jiān)控系統(tǒng)的信息共享研究方面，初步建立了交通特征信息共享的平臺，其中對異構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)之間交通特征級信息共享的內(nèi)容和模式進行了系統(tǒng)分析，對異構(gòu)信息進行了融合處理，實現(xiàn)了特征級信息的發(fā)布。在短時交通特征預(yù)測研究方面，已對京津塘高速公路及北京市快速環(huán)路監(jiān)控系統(tǒng)的海量交通流實測數(shù)據(jù)進行了特征與關(guān)聯(lián)分析，完成了短時交通特征的預(yù)測，并實現(xiàn)了交通擁擠的預(yù)判。在結(jié)合部的協(xié)同控制方面，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模和學(xué)習(xí)方法，對高速公路多匝道控制系統(tǒng)算法進行設(shè)計，并進行了控制效果仿真。 3、能為產(chǎn)業(yè)解決的關(guān)鍵技術(shù) （1）基于服務(wù)水平的特征級交通動態(tài)信息融合技術(shù) 針對目前高速公路和城市快速路監(jiān)控系統(tǒng)所采集的交通流基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式和像素級融合技術(shù)都有所不同，控制目標(biāo)參數(shù)不統(tǒng)一的現(xiàn)實情況，項目提出的交通特征信息共享平臺首先要處理現(xiàn)有高速公路和城市快速路服務(wù)水平判定標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，其次需要解決區(qū)域交通監(jiān)控系統(tǒng)的特征級數(shù)據(jù)融合問題，尋求基于服務(wù)水平的動態(tài)信息融合技術(shù)和方法。（2）交通特征信息共享平臺的設(shè)計技術(shù) 針對集中式信息共享平臺投資大、實施困難的缺點，提出采用成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及分布式技術(shù)建立交通信息共享平臺，為異構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的信息共享模式提供了一種新的建設(shè)思路。不需要增加額外的硬件投資、操作方便，就現(xiàn)有的管理體制來說，也容易實現(xiàn)。（3）基于關(guān)聯(lián)分析和智能控制技術(shù)的短時交通特征預(yù)測模型將時間序列理論與關(guān)聯(lián)理論引入交通狀態(tài)分析，并根據(jù)不同交通條件建立的短時交通預(yù)測模型，在很大程度上提高了預(yù)測方法的實時性、準(zhǔn)確性和可靠性，有利于預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用和推廣。（4）高速公路和城市快速路結(jié)合部實現(xiàn)協(xié)同控制的關(guān)鍵技術(shù) 基于區(qū)域道路交通網(wǎng)絡(luò)動態(tài)信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的綜合利用與共享，在交通服務(wù)水平判定技術(shù)的支持下，運用系統(tǒng)論、控制論的思想以及智能交通系統(tǒng)工程的理論方法，實現(xiàn)高速公路和城市快速路結(jié)合部的協(xié)同控制。 4、相關(guān)的行業(yè)發(fā)展水平，以及同類技術(shù)產(chǎn)品或成果比較目前，我國已建設(shè)的交通信息系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)基本上是作為一個個分支存在的，不僅子系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)尚未實現(xiàn)充分融合，集成度很低，而且系統(tǒng)之間存在行政分割問題，異構(gòu)情況嚴重；在信息共享平臺設(shè)計上，大都采用集中式為主，需要新建一個監(jiān)控總中心，投資大，操作困難。與本項目所提出的預(yù)測思路及預(yù)測方法相比，現(xiàn)有預(yù)測方法的適用性方面還存在不少缺陷。目前，我國高速公路和城市快速路交通控制所采取的區(qū)域控制策略尚未形成較成熟的控制模式，高速公路和城市快速路的協(xié)同控制模式更是處于起步階段，尚未形成成熟的技術(shù)產(chǎn)品。應(yīng)用范圍：本課題針對的主要對象是高速公路與城市快速路的結(jié)合部，課題研究成果不僅充分利用了現(xiàn)有的道路監(jiān)控系統(tǒng)硬件資源，節(jié)省了建設(shè)成本，而且可以滿足結(jié)合部的交通控制與管理需要，具有較強的應(yīng)用和推廣價值。在實際的應(yīng)用和推廣中，還需進一步擴充和細化協(xié)同控制目標(biāo)，優(yōu)化大范圍內(nèi)的多匝道協(xié)同控制模型及其算法，并對具體的控制策略和控制設(shè)施進行詳細設(shè)計，以提升協(xié)同控制的實際效果。預(yù)期效果：運用系統(tǒng)論和其他相關(guān)領(lǐng)域研究的最新成果，探索建立區(qū)域高速公路和城市快速路交通信息共享平臺的新思路和新方法，并在系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)上研究協(xié)同控制的策略和方法，并形成整套協(xié)同控制系統(tǒng)算法和軟件。在實踐中，研究成果能夠得到較好的應(yīng)用，并且能夠部分解決高速公路和城市快速路結(jié)合部的交通問題。

北京交通大學(xué) 2021-04-13

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