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基于车辆轨迹的路网od估计与动态交通分配研究

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基于车辆轨迹的路网OD估计与动态交通分配研究

作者：谢薇西南交通大学

学位级别：硕士

路网od描述了交通小区间的出行特征,是制定交通规划和交通管理措施的重要依据。现有od估计方法大多基于路段流量反推,未能充分挖掘车辆轨迹提供的丰富交通流信息,分配矩阵难以准确描述真实路网的车辆出行路径选择规律。近年来随着智能... 详细信息

路网od描述了交通小区间的出行特征,是制定交通规划和交通管理措施的重要依据。现有od估计方法大多基于路段流量反推,未能充分挖掘车辆轨迹提供的丰富交通流信息,分配矩阵难以准确描述真实路网的车辆出行路径选择规律。近年来随着智能交通的快速发展,利用智能交通数据开展交通管理和控制从而缓解城市交通问题也越发受到交通管理者的重视。车牌识别数据具有样本量大、覆盖面广、精度高等优势,可提供路段流量、转向流量、路段行程时间、车辆轨迹等多种交通信息。故本文以车牌识别数据为基础数据源,从中提取车辆轨迹并进行路网od估计研究。本文首先介绍了车牌识别数据以及路网拓扑信息的预处理方法,通过数据规约、集成等操作将原始数据转换为方便数据挖掘的形式,整合路网拓扑信息为后续获取车辆轨迹提供数据支撑,并对基础数据进行质量评估,验证了本文所用数据的整体精度。本文研究了基于车牌识别数据获取车辆轨迹并对不完整出行轨迹进行补全的方法。首先提取路段行程时间并利用均值迭代法清洗掉部分异常值,在此基础上确定动态行程时间阈值从而划分出行链获取车辆轨迹。然后提出不完整出行轨迹的补全算法:针对缺失单点和两点的轨迹,结合缺失起终点的出行信息以及路网拓扑数据完成补全;针对缺失三点及以上的轨迹采取多目标决策算法,利用灰色关联度法确定决策指标权重并采取TOPSIS算法决策出最优备选轨迹作为补全轨迹。最后验证了算法的有效性,当缺失点数量小于等于4时补全正确率大于90%,相比于其它补全算法有较大提升。本文结合车辆轨迹和路段交通量基于最小二乘算法建立了od估计模型,以最小化估计od和先验od、分配流量和观测流量的误差和为目标函数,其中先验od和分配矩阵利用部分车辆的轨迹信息求得。od估计模型通过遗传算法迭代求解,对od估计结果进行分析验证,结果表明,与路段流量相比转向流量能提供更多已知信息,提高od估计的准确性,当设备识别率大于50%时能获得较为可靠的od估计结果。最后利用估计出的路网od和路段观测流量基于LSTM神经网络建立动态交通分配模型,并且评估分析了模型分配性能,证实了通过神经网络进行动态交通分配研究的有效性。

关键词：车牌识别数据车辆轨迹转向流量 od估计动态交通分配

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基于轨迹重构的城市路网od估计方法

东南大学学报（自然科学版） 2021年第6期51卷 1084-1093页

作者：黎文皓季彦婕戚心怡卜卿郑岳标张凡东南大学交通学院南京211189 东南大学道路交通工程国家级实验教学示范中心南京211189 School of Informatics Computingand Cyber SystemsNorthern Arizona UniversityFlagstaffAZ 86011USA Les International(Minsk)Information Technology Co. Ltd.Minsk 220030Belarus 南京莱斯信息技术股份有限公司南京210000

为了提高城市路网od估计精度,提出了一种基于自动车辆识别数据的宏微观od估计框架.该框架将微观层的个体路径选择行为和宏观层的随机用户均衡(SUE)分配相结合,微观层通过粒子滤波器的重要性采样过程更新状态空间概率曲线来实现车辆轨迹... 详细信息

为了提高城市路网od估计精度,提出了一种基于自动车辆识别数据的宏微观od估计框架.该框架将微观层的个体路径选择行为和宏观层的随机用户均衡(SUE)分配相结合,微观层通过粒子滤波器的重要性采样过程更新状态空间概率曲线来实现车辆轨迹重构,从而构建宏观层路径流约束;宏观层建立上层为广义最小二乘、下层为路径流修正的Logit随机用户均衡分配的od估计双层规划模型.该方法在基于Sioux-Falls网络的VISSIM仿真模型上实现,通过VISSIM设置虚拟检测器来模拟现实环境中的自动车辆识别系统.结果显示,所提方法在各od对估计中的平均绝对误差(MAE)均值为106.2辆/h,总需求百分比偏差(TDPD)均值为9.54%,相比较于非轨迹方法(MAE均值720.05辆/h,TDPD均值41.54%)有明显优势,在检测器覆盖率大于60%的条件下可以得到较为可靠的od估计结果.

关键词：自动车辆识别轨迹重构粒子滤波双层规划 od估计

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基于路口转弯流量的od估计方法研究

交通运输系统工程与信息 2015年第6期15卷 170-176页

作者：李瑞敏陈熙怡张睿博清华大学交通研究所北京100084 清华大学恒隆房地产研究中心北京100084 廊坊市交通警察支队河北065000

机动车起终点矩阵(Origin-Destination Matrix,od矩阵)的估计是交通规划和交通管理等工作的重要基础.本文主要研究在采集数据日渐精细情况下的机动车od估计方法.基于车牌识别数据提取出路口转弯流量和路段断面流量,在此基础上建立应用... 详细信息

机动车起终点矩阵(Origin-Destination Matrix,od矩阵)的估计是交通规划和交通管理等工作的重要基础.本文主要研究在采集数据日渐精细情况下的机动车od估计方法.基于车牌识别数据提取出路口转弯流量和路段断面流量,在此基础上建立应用广义最小二乘模型进行机动车od估计的模型及方法.利用S-Paramics仿真平台及实测数据,应用Nguyen–Dupuis网络和实际城市路网对本文研究的方法进行了对比验证,分析对比验证了是否已知真实od、不同的数据输入类型、不同的已知检测量的比例等.结果显示,与使用路段流量相比,使用转弯流量可以提高od估计的准确性.

关键词：交通工程 od估计广义最小二乘模型转弯流量

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城市道路网络od估计模型及算法研究

同济大学学报（自然科学版） 2011年第9期39卷 1292-1296页

作者：杨晓光刘斌张晔同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 中国城市规划设计研究院北京100044 北京市城市规划设计研究院北京100045

考虑城市道路交通运行的复杂性,抽象出城市道路网络拓扑结构.通过布设检测器采集路段流量、转向比例等多源数据信息,在上述分析基础上,运用吸收马尔可夫理论对城市道路网络进行建模分析,将路段流量、转向比例、小区发生吸引量等参数联... 详细信息

考虑城市道路交通运行的复杂性,抽象出城市道路网络拓扑结构.通过布设检测器采集路段流量、转向比例等多源数据信息,在上述分析基础上,运用吸收马尔可夫理论对城市道路网络进行建模分析,将路段流量、转向比例、小区发生吸引量等参数联系起来,分别利用小区发生量和若干路段流量,得到交通流起讫点od的不同估计模型,并给出相应算法.建立井字型路网仿真平台采集多源数据信息,求出马尔可夫转移概率矩阵,并用稀疏矩阵的形式导入Matlab编程仿真中进行一系列矩阵运算.数值算例表明,该模型能有效计算路段流量,进而提高od估计精度.

关键词：城市道路 od估计智能交通系统吸收马尔可夫过程

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od估计双层规划扩展模型

数学的实践与认识 2006年第1期36卷 141-147页

作者：王正武黄中祥况爱武罗大庸中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410075 长沙理工大学交通运输学院湖南长沙410076

利用双层规划模型进行od估计,建立双层规划扩展模型.考虑od估计问题中的随机误差,基于Bayes估计和多元正态分布建立上层目标函数;考虑用户路径选择行为的随机性,基于随机用户均衡建立需求可变动的下层目标函数,同时该扩展模型能适应我... 详细信息

利用双层规划模型进行od估计,建立双层规划扩展模型.考虑od估计问题中的随机误差,基于Bayes估计和多元正态分布建立上层目标函数;考虑用户路径选择行为的随机性,基于随机用户均衡建立需求可变动的下层目标函数,同时该扩展模型能适应我国混合交通的实际,既能适用于拥挤网络、也能适用于非拥挤网络,最后通过算例证明此模型的有效性.

关键词： od估计双层规划混合变通随机用户均衡随机误差双层规划模型扩展模型估计问题 Bayes估计多元正态分布

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基于贝叶斯方法的分层优化od估计模型

公路 2014年第11期59卷 123-127页

作者：于秋红吉林建筑大学城建学院电气信息工程系长春市130111

为了提高od矩阵的估计精度,提出了一种基于贝叶斯方法的分层优化od矩阵估计模型,该模型将od矩阵估计分为三个最优化问题:(1)Wardrop最小方差优化模型,用以得到路径选择概率;(2)最小二乘优化问题,用以获得od样本数据;(3)最大似然优化问题... 详细信息

为了提高od矩阵的估计精度,提出了一种基于贝叶斯方法的分层优化od矩阵估计模型,该模型将od矩阵估计分为三个最优化问题:(1)Wardrop最小方差优化模型,用以得到路径选择概率;(2)最小二乘优化问题,用以获得od样本数据;(3)最大似然优化问题,用以进行参数估计。利用Nguyen-Dupuis网络对本方法进行了实例验证和对比分析,为了对比先验信息与观测样本信息对od估计精度影响程度的不同,设计了3种不同权重进行比较,结果表明观测样本信息对od估计精度的影响更大。最后,将本算法与双层规划模型进行对比分析,结果表明本文提出的分层优化模型的均方根误差比双层规划模型降低了43.1%,模型精度得到显著提高。

关键词： od估计贝叶斯方法伽马分布共轭先验分层优化

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基于多源数据的区域道路网od估计方法研究

基于多源数据的区域道路网OD估计方法研究

作者：张婷东南大学

学位级别：硕士

od矩阵是了解路网交通特性、分析和把握道路出行规律、预测未来交通发展趋势等工作的重要基础数据。20世纪70年代开始,国内外学者开始研究利用路段流量反推od矩阵的od估计方法。近年来,多来源的交通信息采集系统使得路段流量的获取更加... 详细信息

od矩阵是了解路网交通特性、分析和把握道路出行规律、预测未来交通发展趋势等工作的重要基础数据。20世纪70年代开始,国内外学者开始研究利用路段流量反推od矩阵的od估计方法。近年来,多来源的交通信息采集系统使得路段流量的获取更加方便和全面,这为od估计技术的应用提供了可靠的数据支撑,开发基于多源数据的od估计方法显得十分重要。论文首先搭建了基于多源数据进行od估计的体系框架,对其中所涉及的相关内容进行了说明,并指出基于多源数据进行od估计的关键问题:(1)观测路段设置方法;(2)路段流量获取及多源数据融合方法;(3)区域道路网od估计方法。其次,针对观测路段设置方法,论文基于路段重要度,综合采用路段微观评价指标和区域宏观评价指标,通过因子分析法和熵值赋权法对各指标进行赋权从而计算路段重要度,然后对路段重要度进行聚类以选择观测路段,并以萧山区为例说明了该方法能够适应实际区域路网;然后,论文综合利用高速公路收费系统、电子警察系统、连续式观测站等多来源的交通信息采集系统获取观测路段流量,并通过BP神经网络对多来源的路段流量进行融合,从而得到高精度的观测路段流量,为od估计提供可靠的数据支撑;第四,论文以杭州市萧山区为例,通过所提出的观测路段设置方法选择观测路段,以多源数据及其融合方法获取路段流量,利用出行阻抗推算法和阻抗-重力模型法分别获取先验od矩阵,以均衡交通分配模型(UE)和随机均衡分配模型(SUE)分别作为交通分配模型,同时考虑路段重要度,利用TransCAD的od估计模块设置共16种模型进行od估计,并基于路段流量对反推结果进行详细分析,得到先验od获取方式、交通分配模型、od估计方法、路段重要度对od估计结果影响的一般结论。最后,论文以路段流量均方根误差RMSE(%)和路段流量相对误差ARE(%)作为评价指标,通过熵值赋权法对各指标进行赋权,建立od估计综合评价指标Z,从而对模型进行评价。结果发现以阻抗-重力模型法方法获取先验od、以随机用户均衡分配模型(SUE)作为交通分配模型、考虑路段重要度且以多路径od估计方法(MPME)进行od估计时,所得到的od矩阵精度最高。论文的这一研究结果,为利用TransCAD进行实际的区域道路网od估计提供了指导作用。

关键词： od估计多源数据观测路段设置 od估计方法

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基于车牌识别数据的路网od估计方法研究

基于车牌识别数据的路网OD估计方法研究

作者：陈熙怡清华大学

学位级别：硕士

机动车保有量的迅速增加使得我国城市道路交通矛盾日益显现,道路拥堵时有发生,极大地影响了人们出行的效率和安全。科学合理的交通规划、交通管理措施以及智能交通系统的建设成为缓解城市交通问题的重要手段。机动车od矩阵描述了交通小... 详细信息

机动车保有量的迅速增加使得我国城市道路交通矛盾日益显现,道路拥堵时有发生,极大地影响了人们出行的效率和安全。科学合理的交通规划、交通管理措施以及智能交通系统的建设成为缓解城市交通问题的重要手段。机动车od矩阵描述了交通小区之间机动车的出行特征,能够为交通规划提供必要的信息;另一方面,od矩阵包含了道路网的车辆行驶情况,为交通管理的各种措施的制定提供准确的依据。本论文首先对卡口所提供的车牌识别数据的原始数据进行处理,得到路口的转弯流量、路段流量、实测旅行时间和部分机动车od信息。结合交通规划中Fratar法的计算思路,使用部分机动车od信息进行路网全样od估计,并将其作为实际路网中基于转弯流量和路段流量的od估计研究的基础数据。然后,分别计算仅基于转弯流量、基于转弯流量和实测旅行时间以及基于转弯流量和部分机动车od信息的分配矩阵。其中在使用部分机动车od信息进行分配矩阵的计算中对缺失数据进行了修复以得到较为完整的出行路径。第三,分别将转弯流量和路段流量作为输入数据,以最小化检测转弯流量与估计转弯流量的偏差和历史od矩阵与估计od矩阵偏差之和最小为目标函数,使用广义最小二乘模型进行od估计。最后,在真实od已知和真实od未知的两种不同情况下,使用ND路网进行od估计方法验证,对利用不同数据进行估计的结果进行评价分析。结果表明,使用转弯流量和部分机动车od信息进行od估计能够提高估计的准确性。在od估计方法的研究之后,对城市实际部分路网进行案例研究,从实际情况方面验证基于车牌识别的od估计方法的准确性。通过对评价指标MAPE和RMSE的分析,表明本文提出的od估计方法能够有效地估计出真实od。最后,在研究时间长度、实测旅行时间的计算和车牌识别数据的进一步挖掘方面提出了本论文以后的研究展望。

关键词： od估计转弯流量实测旅行时间部分机动车od信息广义最小二乘模型

在成本约束下的基于od估计的多目标检测器优化布设研究

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在成本约束下的基于OD估计的多目标检测器优化布设研究

作者：胡月北京交通大学

学位级别：硕士

交通检测器的优化布设对于降低投资成本、完善交通信息采集平台、指导交通管理与控制等方面具有重要的意义。基于od估计的交通检测器优化布设是指用一定数量的检测器布设在合适的路段上,以达到用部分路段交通量推算路网od矩阵的目的。... 详细信息

交通检测器的优化布设对于降低投资成本、完善交通信息采集平台、指导交通管理与控制等方面具有重要的意义。基于od估计的交通检测器优化布设是指用一定数量的检测器布设在合适的路段上,以达到用部分路段交通量推算路网od矩阵的目的。该布设问题主要考虑两个方面：一是检测器布设的密度,即数量;二是布设的路段。目前相关领域的研究仍存在许多不足,亟需完善。本文从交通检测器优化布设的基本原则和布设模型出发,针对现有模型中未考虑检测器布设成本、路段等级和客观环境因素等问题,建立考虑更加全面、适用范围更广的最大od信息、最小布设成本、最大截断流量、最小包含路径的改进的检测器优化布设模型。并应用遗传算法对单目标模型进行求解。在改进的布设模型基础上,以布设预算和od覆盖原则为约束,建立多目标检测器优化布设模型,并将其扩展到混合布设和路网中已布设检测器等情况。从各子目标的重要性角度出发,结合模型特点和实际应用需要,采用宽容分层序列法求解多目标检测器优化布设模型。针对每一层的子目标,设计遗传算法求解各分层的最优解集,获得满足多目标的检测器优化布设方案。最后以Nguyen-Dupuis网络为例,对该多目标模型进行运算与验证。根据最优布设方案,反推出od矩阵,将推算的od重新分配到路网中,推算观测路段及全部路段的分配交通量。计算od估计的平均相对误差、分配交通量的平均相对误差,并与传统的优化布设模型相比较,证明该多目标模型的od估计精度更高,交通分配量拟合度更高。本文提出的在成本约束下的基于od估计的多目标检测器优化布设模型及算法,更加贴合工程实际、简单实用、适用范围广、精确度高,能够为道路交通检测器的布设工作提供新的解决思路与方法。

关键词：交通网络交通检测器布设 od估计多目标优化宽容分层序列法遗传算法