《不確定、動態條件下交通檢測器網路結構最佳化研究》是依託天津大學，由朱寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：不確定、動態條件下交通檢測器網路結構最佳化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱寧
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
交通檢測器網路結構的合理設計有助於提升實時交通信息收集的效果。本項目在不確定、動態的交通網路環境以及檢測器自身故障條件下，研究如何最佳化檢測器網路結構，包括檢測器的位置、類型和數量。首先運用仿真實驗方法，研究不同外界交通環境，不同類型檢測器及檢測器網路結構對交通信息套用性能的影響機制，並對結果進行統計分析，得出檢測器網路與交通信息套用性能之間的數量關係。其次，從交通網路的不確定性和動態性中發現規律並進行數學描述，利用整數或混合整數最佳化理論與方法，設計不確定、動態交通網路環境下和高魯棒性要求下的數學最佳化模型並開發算法進行求解。再次，對於檢測器自身故障情況，運用統計分析和數據挖掘技術，從個體和網路兩個層面識別檢測器故障模式。利用整數最佳化或隨機最佳化理論與方法，設計故障條件下的檢測器網路結構最佳化模型，並開發精確或啟發式算法進行求解。最後，以實際案例對各種檢測器網路結構最佳化模型進行總結。
結題摘要
本項目對檢測器網路結構最佳化問題進行建模與求解分析，採用將理論方法與具體套用實踐相結合的方式，綜合運用數學最佳化、人工智慧、統計分析、計算機仿真等多領域的方法。在實際研究中，取得了豐富的研究成果，主要體現在以下三個方面： 一、 分析了檢測器網路結構對交通信息套用的影響機制。探索了不同類型檢測器在功能、價格、性能上的差異，並通過線性代數和圖論的相關理論對其進行了定量分析，解釋這個差異在數學上的本質，確立並設計了檢測器網路內部替代效應機制和求解模型；通過考察具有信號燈的單一道路上車輛行駛軌跡規律，建立了基於複雜交通條件下的旅行時間估算的檢測器布設最佳化模型；從微觀車輛行駛的角度，考慮多種污染物排放估算的檢測器結構最佳化模型，分析了檢測器在交通網路中的分配機制。 二、 探究了在不確定、動態交通環境下的檢測器網路結構最佳化模式。建立了考慮剎車燈的元胞自動機模型，定量描述了不確定交通環境下的交通崩塌現象，擴展了經典的交通流理論；考慮時空相關性的檢測器網路結構最佳化，在流量的估算上更接近現實交通環境的要求；提出了移動檢測器調度模型，滿足動態交通環境下的流量檢測需求；將風險成本引入最佳化模型，考慮了交通環境中路徑選擇的不確定性，建立了相應的檢測器網路結構最佳化方法；同時，考慮將最佳化方法擴展到實際交通管理問題的建模等。 三、 分析了考慮檢測器自身故障下的檢測器網路結構最佳化模式。考慮故障條件下的交通檢測器網路結構最佳化模型。在已有的模型基礎上，將檢測器故障情況和流量覆蓋相結合，建立兩階段檢測器布設隨機規劃模型；綜合數值插值和數學最佳化方法，考察了在故障條件下，最小化高速道路中旅行時間估算誤差的檢測器布設最佳化模型。 本研究對於揭示檢測器網路結構與交通網路環境之間的規律，根據具體路網狀態設計和最佳化檢測器網路結構有重要的啟示作用。
