实验交通工程学理论框架及应用 - 中国管理科学.pdf

V01．34 第34卷第4期 北京工业大学学报 No．4 2008年4月 JoURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY Apr．2008 实验交通工程学理论框架及应用 刘金广1，于 泉1，荣 建1，刘小明1,2 (1．北京工业大学交通工程北京市重点实验室，北京100022；2．北京市交通委员会。北京100053) 摘要：实验交通工程学理论为研究城市交通问题提供了新的思路．从实验工程概念入手，建立了实验交通工 程学理论框架体系。探索分析了其研究方法，基于该理论框架对北京市怀柔区青春路信号灯绿波控制进行了实 例分析。该理论方法比传统的交通仿真方法具有明显的优越性． 关键词：城市交通；实验交通工程；理论框架；绿波控制 中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：0254—0037(2008)04—0403一05 实验工程是利用实际试验的手段，进行辅助理论研究、工程检测等，主要应用在物理、数学等研究领 域…1．实验交通工程学把实验工程引入到交通工程学中，把交通实验运用到研究实际交通问题中． 实验工程应用到工程研究领域最早可以追溯到1966年，Kronen在进行实验数据分析时，把实验工程 运用到实际工程研究中。消除多余数据以及提供无效数据的替代，提高了数据精度和工作效率【2】．实验交 通工程学的初期概念最早是由日本京都大学饭田恭敬教授于1995年提出，随着ITS的发展，需要重建新 的交通流模型，用以研究时空动态变化以及包含个体偏好的动态交通行为【3】．2005年高永运用实验交通 工程理论进行交通流组织方案设汁，分析了实验交通工程法优于传统的交通模拟方法【4】．2006年杨晓光 教授，对实验交通工程学的概念进行了深化研究，论述了其研究进展，提出了实验交通工程学的重要研究 方向【31． 1理论体系 实验交通工程学以交通工程学理论、人工智能理论、复杂系统理论以及计算机理论等为基础，研究交 通理论与实际交通状况之间的协调关系，使得交通系统成为一个实时、主动、在线的闭环系统．这个闭环 系统的组成包括交通仿真模型部分以及实时交通状态部分．具体结构组成框架图如图1所示． 图1 实验交通工程学结构组成 The of traffic Fig．1 compositionexperimentengineer 收稿日期：2007．03．19． 作者简介：刘金广(1982一)，男，山东高唐人。博士生． 万方数据 北京工业大学学报 2008拒 交通仿真模型部分的模型体系包括微观(如驾驶员行为)、中观(如交通流特性)、宏观(如出行链)3个 层面；影响交通仿真模型的因素包括，微观层影响因素(如驾驶员行为特性等)，中观层影响因素(如交通流 复杂特性等)，宏观层影响因素(如居民出行链等)．模型体系的计算分析方法主要基于平行系统理论、计 算试验理论以及协同学理论等．效果分析评价体系是交通仿真模型部分的重要组成，通过分析评价模型， 根据实时交通数据以及交通仿真结果及时调整，以达到效果最优．对于实际交通状况部分。主要为实时交 通特性以及实时交通数据． 2研究方法 2．1平行理论方法 平行系统是指由某个实际系统和对应的一个或多个虚拟或理想的模拟系统所组成的共同系统．在一 定程度上，现代控制理论是成功应用平行系统理念的典范．从经典的传递函数方法，到状态空间方法，从 最优控制理论，到参数识别和变结构自适应控制，其实质都是某种特殊的平行系统方法．理想情况下的平 行系统理念应该是一种使控制角色变被动为主动，从静态到动态，从离线到在线以及变从属地位为平行地 位的研究方法。这种平行理念能有效地提高交通管理决策效率，改善实际交通状况【引． 2．2试验理论方法吲 计算实验方法不仅把计算机作为一种仿真工具，还把它作为“生长培育”自然实际的替代版本，并进行 各种有关系统行为和决策