基于移动服务的道路紧急事件预警机制研究

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3.0 牛悦 2024-11-19 7 4 1.85MB 58 页 15积分

侵权投诉

摘要

近年来随着城市化进程的不断加快，交通供需矛盾表现的越来越突出，紧急

事件发生后得不到及时救助的现象越来越频繁，因此探索应对事件发生后的救援

措施是交通部门必需要重视的事情。在这样的背景下，本文依据移动通信技术，

以及相应的交通诱导与控制策略来建立城市交通紧急事件的预警机制。

本文首先对城市交通紧急事件的相关概念及需求特征进行了分析，其是接下

来进行应急车辆信号优先控制策略研究的切入点。然后介绍了移动服务技术在交

通紧急事件预警中的应用。紧接着着重研究了交通紧急事件影响范围的确定方

法，并且依据系统最优的原则建立了基于动态交通分配的路网疏散模型，提出了

能够合理反映交通流拥堵形成阶段的算法，以便在交通拥堵恶化之前，运用模糊

控制的原理实现交通流诱导与控制的结合，从而在微观层面上疏散路网上的拥堵

车辆。本文最后运用

Dijkstra

算法寻找应急车辆快速到达事发现场的最短路径，

同时为了减少背景车流对应急车辆的影响，还对应急路径上的相连交叉口进行了

绿波协调控制，然后运用

Synchro

软件进行了建模仿真，以此验证了上述模型和

算法的科学性和合理性。

本文的研究成果在理论层面上建立了一套完整的从移动服务技术在交通实时

信息采集中的应用，到紧急事件影响范围内车辆的诱导与控制，以及应急车辆快

速到达事发现场方法的框架体系。在应用层面上为开发先进的基于移动服务的交

通紧急事件预警平台奠定系统工程基础。

关键词：移动服务交通紧急事件动态交通分配模糊控制绿波协调

控制

ABSTRACT

In recent years, with the urbanization speeded-up unceasingly, the conflict between

traffic supply and demand is becoming increasingly apparently, the phenomenon which

the injured cannot get timely help is more and more frequent after the emergency occurs,

so the department of transportation must pay attention to the exploration of rescue

measures after the event occurs. In this context, I have established an early warning

mechanism of city traffic emergency incident, which based on the mobile

communication technology, as well as the traffic guidance and control strategy.

In this paper, I firstly analyzed the related concepts and demand characteristics of

the city traffic emergency incident, which is a breakthrough point of the research on the

signal priority control strategies for an emergency vehicle. Secondly, I introduced the

application of mobile service technology in traffic emergency early warning. Then I

studied the determination method of the traffic emergency incident influence range.

According to the system optimum principle, I established a traffic network evacuation

model based on the dynamic traffic assignment. And I put forward to an algorithm

which is able to reflect the traffic jam formation stage, in order to realize the

combination of the traffic flow guidance and control, which is based on the fuzzy

control theory. Thus at the microscopic level, the vehicles in road network are

evacuated. Finally, I used the

Dijkstra

algorithm to find a shortest path which the

emergency vehicles quickly arrived at the scene, at the same time, in order to reduce the

effect of the background traffic to the emergency vehicles, I also applied wave

coordination control between the connected intersections on the emergency path, then

the model and simulation is established by using the

Synchro

software. So which verify

the scientific and rationality of the above-mentioned model and algorithm.

At the theoretical level, the results of this research established a set of complete

frame system, which is from the application of the traffic real-time information

collection based on the mobile services technology, to the vehicle guidance and control

in the coverage of emergency, and the method of the emergency vehicles quickly

arrived at the scene. At the application level, the results lay the foundation of systems

engineering for developing the advanced traffic emergency early warning platform

based on the mobile services.

Key Word：Mobile Services, Traffic Emergency Incident, Dynamic

Traffic Assignment, Fuzzy Control, Green Wave

Coordination Control

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论 .................................................................................................................... 1

§1.1 课题的来源 ....................................................................................................... 1

§1.2 研究背景及意义 ............................................................................................... 1

§1.2.1 研究背景 .................................................................................................. 1

§1.2.2 研究意义与价值 ...................................................................................... 1

§1.3 国内外研究现状 ............................................................................................... 2

§1.3.1 国外研究现状 .......................................................................................... 2

§1.3.2 国内研究现状 .......................................................................................... 3

§1.4 研究内容与方法 ............................................................................................... 4

§1.4.1 主要研究内容 .......................................................................................... 4

§1.4.2 技术路线 .................................................................................................. 4

§1.5 论文结构 ........................................................................................................... 5

第二章城市交通紧急事件涵义、分类及影响因素分析 ............................................. 7

§2.1 城市交通紧急事件的涵义 ............................................................................... 7

§2.2 城市交通紧急事件的主要类别 ....................................................................... 7

§2.3 城市交通紧急事件成因分析 ........................................................................... 8

§2.4 紧急事件下城市交通需求特征 ....................................................................... 8

§2.5 紧急事件应急管理的特征 ............................................................................... 8

§2.6 紧急事件对城市交通的影响 ........................................................................... 9

第三章移动服务在交通紧急事件中的应用 ................................................................ 11

§3.1 移动指挥控制系统的构成 .............................................................................. 11

§3.2 车辆定位系统的构成 ...................................................................................... 11

§3.3 移动服务在应急车辆指挥中的应用 ............................................................. 13

第四章交通紧急事件影响范围确定以及实时动态诱导 ........................................... 16

§4.1 交通紧急事件影响范围的确定方法 ............................................................. 16

§4.2 基于动态交通分配的路网应急疏散模型 ..................................................... 19

§4.2.1 应急疏散模型 ........................................................................................ 20

§4.2.2 应急疏散策略 ........................................................................................ 21

§4.3 模糊系统理论在交通紧急事件中的应用 ..................................................... 22

§4.3.1 交通流拥堵检测算法的选取 ................................................................ 22

§4.3.2 模糊控制器的组成及数据信息的采集 ................................................ 24

§4.3.3 城市交通流诱导的模糊控制 ................................................................ 25

§4.4 本章小结 ......................................................................................................... 27

第五章紧急事件应急车辆信号优先控制策略研究 ................................................... 28

§5.1 概述 ................................................................................................................. 28

§5.2 运行环境与条件 ............................................................................................. 28

§5.3 应急交通信号优先控制特征分析 ................................................................. 30

§5.3.1 应急交通需求特征分析 ........................................................................ 30

§5.3.2 应急车辆行驶过程分析 ........................................................................ 31

§5.3.3 常规交通流特征分析 ............................................................................ 32

§5.4 考虑信号作用的应急车辆出行路径选择预案 ............................................. 32

§5.4.1 应急车辆选择最优路径过程的分析 .................................................... 33

§5.4.2 应急车辆出行路径影响因素分析 ........................................................ 33

§5.4.3 面向应急车辆的有效路径集 ................................................................ 34

§5.5 单向协调控制方案设计 ................................................................................. 37

§5.5.1 单向协调控制思路概述 ........................................................................ 37

§5.5.2 单向协调控制优化逻辑 ........................................................................ 38

§5.6 应急车辆单点信号优先控制策略 ................................................................. 40

§5.7 控制方案案例分析 ......................................................................................... 41

§5.8 本章小结 ......................................................................................................... 46

第六章结论与展望 ....................................................................................................... 48

§6.1 主要研究成果与创新点 ................................................................................. 48

§6.1.1 主要研究成果 ........................................................................................ 48

§6.1.2 论文创新点 ............................................................................................ 48

§6.2 研究不足与展望 ............................................................................................. 49

参考文献 ........................................................................................................................ 50

攻读硕士期间参与的课题与取得的成果 .................................................................... 54

致谢 ............................................................................................................................. 55

第一章绪论

本章主要介绍课题的来源以及相关的研究背景、内容及意义，还介绍了论文

研究的技术路线以及围绕技术路线开展的工作。

§1.1 课题的来源

本论文依托于上海市科学技术委员会科研计划项目：《面向移动服务的智能

交通信息平台研究》（项目号：10dz1510700）的子项目《基于移动服务的道路

紧急事件预警机制研究》。

本论文依托于同济大学道路与交通工程教育部重点实验室开放课题：《基于

车路协同的紧急救援交通控制策略研究》（项目号：201107）。

§1.2 研究背景及意义

§1.2.1 研究背景

近年来随着城市化进程的不断加快，道路交通不仅作为城市的生命线，还是

保证城市交通应急措施顺利开展的基础设施。虽然政府大力支持建设和改造基础

设施，但仍不能适应交通量的激增速度，交通供需矛盾仍然很突出。并且由于城

市交通紧急事件预警系统不够完善，一些道路发生交通紧急事件后得不到及时救

助，严重影响了城市社会和经济的发展。更重要的是现在城市交通紧急事件已经

步入高发期，因此探索从交通诱导与控制系统出发，如何从容地应对交通紧急事

件是目前交通管理部门必须要关注的事情。

同时，国家为了保障道路的交通安全，出台了相关的政策，要求客、货运车

辆必须安装 GPS设备，并且移动服务平台能够为交通管理中心提供各条道路的实

时监控信息，这些数据信息不仅能够反映出道路当前的交通流量、道路饱和度、

服务水平等指标，还能反映出应急车辆的运行与调度情况，对于交通管理部门进

行事发现场影响范围的划定以及应急车辆的合理调度都起到了积极的作用。

因此，依靠城市现有的通信、计算机网络技术，以及相应的交通诱导与控制

策略，建立城市交通紧急事件预警与响应系统，合理的处理交通紧急事件，将大

幅度的减轻交通拥堵，降低二次事故发生的概率，同时对提高交通运营收入都有

着重大的经济与社会价值。

§1.2.2 研究意义与价值

城市交通紧急事件的频繁发生给社会造成了严重的经济损失。据统计在交通

事故的人员伤亡中，有相当一部分是由于抢救不及时造成的。不言而喻，在事故

发生后采取及时有效的救援措施，对于降低人员和经济损失，以及预防连锁事故

的发生甚为重要。

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摘要近年来随着城市化进程的不断加快，交通供需矛盾表现的越来越突出，紧急事件发生后得不到及时救助的现象越来越频繁，因此探索应对事件发生后的救援措施是交通部门必需要重视的事情。在这样的背景下，本文依据移动通信技术，以及相应的交通诱导与控制策略来建立城市交通紧急事件的预警机制。本文首先对城市交通紧急事件的相关概念及需求特征进行了分析，其是接下来进行应急车辆信号优先控制策略研究的切入点。然后介绍了移动服务技术在交通紧急事件预警中的应用。紧接着着重研究了交通紧急事件影响范围的确定方法，并且依据系统最优的原则建立了基于动态交通分配的路网疏散模型，提出了能够合理反映交通流拥堵形成阶段的算法，以便在交通拥堵恶...

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