城市交通流诱导系统的最优动态路径规划研究

摘要

城市交通流诱导系统是智能交通系统的核心研究内容，目前属于国际交通领域上的开发热点。它从人、车、路三者紧密结合的角度出发，融合电子、通信、计算机、网络等高新科技，根据出行者的需求，向驾驶员动态提供最优路径的诱导，减少车辆在路网中停留的时间，继而避免交通拥挤，最终实现交通流在路网各路段上的合理实时动态分配。 本文首先探讨了智能交通系统的研究领域，在其领域中得出城市交通流诱导系统的开发意义与内容； 其次，研究了国内外城市交通流诱导系统的迄今状况与发展趋势，并针对系统的基本结构，结合桂林市的实际交通，设计出桂林市城区的交通流诱导系统结构框架； 然后，围绕该系统的路径优化功能展开一系列的研究工作，依次如下： 1)基于出行者出行要求和路网最优路径搜索速度，引入道路分层识别与提取的概念。以桂林市城区的彩色交通图为研究对象，通过灰度最优阈值分割和数学形态学的结合，将城区的主体路网和整体路网分别提取出来，并矢量化。这种分层提取方式不仅简化了复杂的路网结构，也能更多元化的满足出行者的出行要求。 2)在充分考虑交通路网基本元素的基础上构建带转向的交通路网模型，并详细研究了路网的拓扑结构及其表达方式。同时，基于access平台设计了主体路网的属性数据库。 3)分析经典最优路径算法和新型路径优化算法的原理与特点，从中选取Dijkstra算法和遗传算法在提取出的主体路网上，按不同的路径规划方案进行最优路径计算，并将其结果在图中以不同的颜色标识出来。 最终结果表明：在该路网模型中，Dijkstra算法的计算精度稍高于遗传算法，但遗传算法的计算速度却明显快于Dijkstra算法。因此，在综合考虑最优路径计算精度与速度的情况下，遗传算法的可行价值要比Dijkstra算法高。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究的背景

1.2智能交通系统的简介

1.2.1研究领域

1.2.2服务领域及内容

1.3城市交通流诱导系统的研究现状与发展趋势

1.3.1国外的研究现状与发展

1.3.2国内的研究现状与发展

1.4本文主要内容

1.5本章小结

第二章城市交通流诱导系统的研究

2.1概述

2.2系统的分类

2.3系统的功能分析及技术支持

2.3.1系统功能

2.3.2系统的关键理论及技术支持

2.4交通流诱导系统的结构框架设计

2.4.1交通信息管理中心TIMC

2.4.2信息通信系统ICS

2.4.3车载导航系统ONS

2.4.4城市公交系统PTS

2.4.5旅游专线调度系统TLSS

2.4.6紧急事件处理系统ETS

2.5交通流诱导系统的模拟

2.5.1系统模拟步骤

2.5.2交通流诱导系统的模拟

2.6本章小结

第三章城市道路网的分层识别与提取

3.1栅格交通图的特征分析

3.2基础理论

3.3道路的分层识别与提取

3.3.1道路颜色归一化

3.3.2主体路网提取

3.3.3整体路网的提取

3.3.4矢量化

3.4本章小结

第四章基于提取图的交通路网模型构建与数据库设计

4.1交通路网模型的构建

4.1.1路网的基本元素

4.1.2图论的思想

4.1.3模型构建

4.2路网的拓扑结构

4.3路网拓扑结构的表示

4.3.1关联矩阵和邻接矩阵

4.3.2邻接表

4.3.3双向邻接表

4.3.4星形表

4.3.5几种表示方法的比较

4.4路网数据库的设计

4.4.1空间数据库

4.4.2属性数据库

4.5本章小结

第五章 最优路径规划算法的研究

5.1经典算法

5.1.1 Dijkstra算法

5.1.2 Floyd算法

5.2启发式搜索算法

5.2.1 A*算法

5.2.2双向分层搜索算法

5.3超启发式算法

5.3.1基于神经网络的最优路径算法

5.3.2遗传算法

5.4适合于交通流诱导系统的最优路径算法

5.5本章小结

第六章出行者最优的实时动态路径规划及仿真实验

6.1算法的选取

6.2路阻的设定

6.2.1路阻类型

6.2.2路段权值方案设计

6.2.3时变路阻

6.3交通控制策略的加入

6.4路径规划的方案与流程

6.5基于Dijkstra算法的最优路径计算

6.5.1算法实现过程

6.5.2算法验证

6.6基于遗传算法的最优路径计算

6.6.1算法实现过程

6.6.2算法参数发置

6.6.3程序主体函数

6.7结果分析

6.7.1初始路径

6.7.2动态路径

6.8本章小结

第七章结论与展望

7.1论文工作总结

7.2展望

致 谢

参考文献

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