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长安大学研究生部20102011学年第二学期考试 试题研究生姓名何娣学号58专业班级2010132课程名称交通控制理论第一页共一页共三题1、请解释如下高速公路交通流模型各项的含义:动态密度模型:pj(k+l)=Pj(k)+(T/A1(k)-qi(k)+ ri(k)-si(k)i=l,2,N;k=0,1,2,2、高速公路设置事件自动检测算法的目的是什么?请说明加利福尼 亚算法原理?3、如要实现特定目标下的全局最优,采用匝道联合控制,请说明下 式种Q、W阵的选取原则?J=minXTQX+RTWR ; Q, W分别是半正定或正定实矩阵,X是描述交通流状态的向量,R是各匝道的调节向量。1、请解释如下高速公路交通流模型各项的含义:动态密度模型:TP (k +1) p (k ) + qii A J i-1i(k)-q (k)+ r (k)-s (k)(1)i 二 1,2,,N;k 二 0,1,2 答:该模型属于确定性宏观模型,它由一组守恒方程及相应的动态速度密度方程组成,本题中的模型是根据车辆守恒关系得到的。速度(v)、密度(P)、流量(q)是三个基本的交通流变量,它们之间存在面的关系:q = v p(2 )若在时间间隔T内通过道路某个断面的车辆数为N,则有:q=N(3)若在某一时刻,在路段长度为A的路段上的车辆数为N,则有:P= N(4 ) A在了解公式(2)、(3)、4)的基础上,理解公式(1):路段1路段i路段 N如上图所示:每一个高速公路路段都有一个入口匝道和一个出口匝道,以第i个路段为例解释给出的动态密度模型,即公式(1)。T为 采样周期,第i个路段的流量、速度、密度分别为q、v、p,第i个iii路段的入口匝道的流量为r,出口匝道的流量为s,每个路段的长度ii为A ;其中k是kT的省略形式,表示第k个采样周期。i先看公式(1)等号的左边:p (k +1)在第(k +1)采样周期,路段i上的交通密度i再看公式(1)等号的左边:均为第k采样周期的数据,下面逐一做 出解释:r (k)第k采样周期内,从路段i的入口匝道进入路段i的流量is (k)第k采样周期内,从路段i的出口匝道离开路段i的流量ir (k)-s (k)第k采样周期内,路段i的入口匝道和出口匝道共同对ii路段i所产生的流量的净增加量q (k )路段i -1在第k采样周期内输出的流量,同时也是该采样周i-1期内路段i的输入流量q (k)路段i在第k采样周期内输出的流量iq (k)-q (k)第k采样周期内,路段i在其上下游流量的影响下,i -1i所产生的流量的净增量综上所述:公式(1)右边第二项括号里的内容为:第k采样周期内 路段i上净增加的流量,记为:q。由公式(3)知:addq T 第k采样周期内,路段i上净增加的车辆数addA路段i的长度i则由公式(4)知:qaddT第k采样周期内,路段i的交通密度的净增加量Ai而(1)式右边的第一项为:p (k)在第k采样周期,路段i上的交通密度i根据上面的解释可知:路段i上,下一观测时间段(采样周期)的交 通密度,是由其上一观测时间段的交通密度和上一观测时间段内路段 i的交通流量的净增加量确定的。2、高速公路设置事件自动检测算法的目的是什么?请说明加利福尼 亚算法原理?答:高速公路设置事件自动检测算法的目的:高速公路事件自动检 测算法指:算法依靠从车辆检测器送过来的交通数据,自动地判别道 路上事故发生的事件、地点以便使交通处理中心能及时做出反应,减 少事件所造成的损失和延误。高速公路设置事件自动检测算法的目 的:使高速公路的交通处理中心及早地发现高速公路上发生的交通事 件,采取紧急救援措施及早抢救伤者、清除事故,减少事件所造成的 人员伤亡、设施损坏及交通阻塞。加利福尼亚算法的原理:加利福尼亚算法开发与19651970 年之 间,由美国加利福尼亚运输部开发。该算法是双截面算法,它基于事 件发生时上游截面占有率增加,下游截面占有率将减少这一事实。该算法原理是比较相邻检测站之间的交通流的相关参数,主要是比 较环形线圈检测器获得的占有率数据。具体步骤如下:计算上下游检测器之间占有率的绝对差,和阈值T比较,如果超1过 T 继续第二步1计算上下游之间占有率量测之差与上游占有率之比,和阈值T比2较,如果超过T继续第三步2计算上下游之间占有率量测之差与下游占有率之比,和阈值T比3较,如果超过T就预示着可能有事件发生,并重复第二步,如果 3再一次超过阈值,就表明有事件发生。其中的T、T、T为判断阈值,该阈值是根据路段的特点及时间段适 122当选取,显而易见,阈值的选取与检测效果息息相关。设OOC(i,t)为路段i处得检测器在时刻t (单位为min)时采集到得平均占有率,则根据上述所叙述的步骤,可得到如下所示的三个表达 式:(1)(2 )A = OOC (i, t)-OOC (i +1, t ) T11OCC C, t)即 +1/) tOCCKitJ2OCC C, t)OCC (J + W ) tOCC (i + 1,t)23、如要实现特定目标下的全局最优,采用匝道联合控制,请说明下式种Q、W阵的选取原则?J二minXTQX+RTWR ; Q, W分别是半正定或正定实矩阵,X是描述交通流状态的向量,R是各匝道的调节向量。答:
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