[01187356]城市主干线交通流特性分析及协调控制系统研究

1.课题来源与背景： 城市交通拥堵问题已成为中国大型城市乃至中小城市的社会顽疾,严重阻碍了社会经济与生态环境的可持续化发展。深入分析城市交通拥堵成因,探究城市道路拥堵判别与优化控制策略,成为当今交通控制领域研究的热点和难点。多源异质交通数据的汇聚为运用大数据解析路网交通拥堵致因,形成道路时空资源优化控制策略提供了数据条件,而物联网、云计算、大数据等新一代信息技术日渐成熟,也为进一步推动智能交通控制理论的革新与完善提供了契机。该课题来源于山东省高等学校科技计划项目“城市主干线交通流特性分析及协调控制系统研究”（J12LN75）、国家统计科学研究项目“大数据视角下城市交通拥堵机理分析及应用研究”（2017LZ22）和“基于多源异质稀疏数据的瓶颈区域宏观交通态势评估及应用研究”（2021LY017）、山东省重点研发计划“基于卡口数据的高速公路二次事故时空分布及预防技术研究”（2017GGX50110）、山东省自然科学基金项目“智能网联车辆混行环境下的城市交通泛控制研究”（ZR202103040503）和“城市交通路网瓶颈区域动态激活判定机理及快速疏导控制方法研究”（ZR202103020147）,济南市科技局项目“基于混合增强智能的城市交通大脑关键技术研究”（2019GXRC022）等。 2、研究目的与意义： 从海量交通数据中及时、高效、准确地估计交通拥堵程度和发展态势,用于指导拥堵控制决策的制定,主动引导交通流向期望的方向演化,成为学术界和工程领域研究的热点问题。就当前城市交通管理研究及实践情况来看,迫切期待一套可以有效利用动态交通数据、优化城市路网资源的交通组织管控理论及关键技术。项目的研究成果具有重要的理论意义和应用价值,不仅丰富完善了城市交通控制理论的内容,同时大大降低了区域交通拥堵的发生频率,扩大路网整体的运行效益。 3、主要论点与依据： （1）城市交通大数据分析与处理,针对交通数据源中错误、缺失、异常、冗余等问题,结合数理统计和大数据挖掘技术,从时间维度、空间维度以及交通流参数维度对故障数据进行修复,并在分析多源异构数据的采样速率、采样时刻、样本率等问题基础上,提出基于多源数据的关键交通流参数提取及可信融合方法。 （2）基于大数据的交通拥堵机理建模,探讨交通拥堵的时间分布特性和空间分布特性,运用供需平衡理论分析交通拥堵发生的原因及供需失衡导致交通拥堵发生的内在规律,研究常发性交通拥堵和偶发性交通拥堵的形成过程,进一步分析路网交通拥堵的产生、发展及演变过程,揭示城市道路交通拥堵产生的机理。 （3）基于大数据的路网交通态势评估：分析浮动车渗透率对道路交通运行状态估计的影响,识别路网动态关键路段集,同时分析固定检测器所在路段空间位置对交通参数估计的影响,建立基于多源异质系数数据的MFD快速估算模型,分析基于MFD的瓶颈区域宏观交通态势评估机理。 （4）基于大数据的路网交通优化管控技术：从“点-线-面”三个维度,研究路网“宏观调控-区域优化-微观控制”三位一体的交通组织及管控协同优化关键技术,破解路网交通管控“孤岛”问题。 4.创见与创新： （1）提出了多源异构数据挖掘及融合分析方法,提取准确可靠的拥堵路网交通流参数。 （2）结合高强度交通出行特征,分析道路物理网络与交通流网络的耦合作用机理,揭示拥堵演化过程。 （3）提出了路网瓶颈区域交通态势评估模型,主动反馈未来的拥堵发展态势。 （4）建立了城市交通组织与协同优化技术体系,形成交通管控一体化解决方案。 5.社会经济效益： 项目成果在山东省济南、滨州、东营、高密、莒县等多地进行了示范应用,实现了“宏观调控-区域优化-微观控制”三位一体的交通组织管控,实际应用证明该项目在交通管理及社会经济效益上都取得了显著成效,可向全国推广。 6.历年获奖情况： （1）基于VISSIM仿真环境的城市交通管控优化研究,山东公安科学技术进步奖（公安软科学类）三等奖;（2）城市干线协调控制可靠性评价体系研究,山东公安科学技术进步奖（公安软科学）三等奖。