基于递阶智能控制的绵广高速公路监控系统应用研究
|
摘要
高速公路的建设在国民经济中起着十分重要的作用,特别是随着交通需求的不断增长和交通事件的不断发生,高速公路交通监控系统的智能化,正在成为交通管理部门的焦点,在国家颁布的《公路水路交通“十一五”发展规划》中明确提出了高速公路的智能交通技术要达到国际先进水平的建设目标。
笔者以投入试运行的绵广高速公路交通监控系统项目为背景,针对目前我国高速公路交通监控系统在实际运营中反映出的功能结构化单一、信息利用率较低等问题,分析研究了国内外该技术的应用情况,在递阶智能控制理论,高速公路交通流模型和模糊控制理论的基础上,结合国情和多年工程实践的经验,给出了“基于递阶智能控制的交通监控方案”。
本方案的提出由浅入深,层层递进。首先对绵广高速公路交通监控系统项目和国内外交通监控系统的发展进行了回顾,其次对“基于递阶智能控制的交通监控方案”的理论基础进行了说明,接着在定性分析了影响高速公路交通流的各种因素的前提下,设计了绵广高速公路的交通监控系统架构,然后应用模糊控制理论建立行驶线路中的最佳速度求解模型,通过在主线上交通流最佳速度的实时发布,达到总行程时间最小、服务流量最大的智能控制性能指标。
Expressway has been playing an essential role in the national economy. In particular, as the continuing growth of transport demand and the frequently occurred traffic incident, the intelligence of expressway monitoring system gradually become the focus of traffic management. It also made clear that intelligent transportation technology of the expressway should achieve the international advanced level in the“The 11th Five-Year development planning of road and waterway traffic”publicized by state.
This dissertation takes a monitoring system of Mian-Guang expressway in which the author participated as its background. Because of the simplification of functional structure and other issues, which the current expressway traffic control system in the actual operations reflected, after analysis the technical application at domestic and abroad, the author who coupled with the national conditions and long time engineering experience proposes "hierarchical intelligent control based traffic control program", based on the theory of intelligent coordination control and the fuzzy control and the model of expressway traffic flow.
The program is proposed step by step. First, it review the development of Mian-Guang expressway traffic monitoring system project and traffic control systems at home and abroad. Second, it explain the basic theory of "hierarchical intelligent control based traffic control program". Then, on the qualitative analysis of the impact of freeway traffic flow of various factors, design the architecture of Mian-Guang expressway traffic control system architecture and give“optimum speed solving model of the running line”with the theory of fuzzy control. In this model, it got the minimum total journey time, largest service flow of intelligent control performance indicators through the real-time publication of the best velocity of traffic flow in the main line.
笔者以投入试运行的绵广高速公路交通监控系统项目为背景,针对目前我国高速公路交通监控系统在实际运营中反映出的功能结构化单一、信息利用率较低等问题,分析研究了国内外该技术的应用情况,在递阶智能控制理论,高速公路交通流模型和模糊控制理论的基础上,结合国情和多年工程实践的经验,给出了“基于递阶智能控制的交通监控方案”。
本方案的提出由浅入深,层层递进。首先对绵广高速公路交通监控系统项目和国内外交通监控系统的发展进行了回顾,其次对“基于递阶智能控制的交通监控方案”的理论基础进行了说明,接着在定性分析了影响高速公路交通流的各种因素的前提下,设计了绵广高速公路的交通监控系统架构,然后应用模糊控制理论建立行驶线路中的最佳速度求解模型,通过在主线上交通流最佳速度的实时发布,达到总行程时间最小、服务流量最大的智能控制性能指标。
Expressway has been playing an essential role in the national economy. In particular, as the continuing growth of transport demand and the frequently occurred traffic incident, the intelligence of expressway monitoring system gradually become the focus of traffic management. It also made clear that intelligent transportation technology of the expressway should achieve the international advanced level in the“The 11th Five-Year development planning of road and waterway traffic”publicized by state.
This dissertation takes a monitoring system of Mian-Guang expressway in which the author participated as its background. Because of the simplification of functional structure and other issues, which the current expressway traffic control system in the actual operations reflected, after analysis the technical application at domestic and abroad, the author who coupled with the national conditions and long time engineering experience proposes "hierarchical intelligent control based traffic control program", based on the theory of intelligent coordination control and the fuzzy control and the model of expressway traffic flow.
The program is proposed step by step. First, it review the development of Mian-Guang expressway traffic monitoring system project and traffic control systems at home and abroad. Second, it explain the basic theory of "hierarchical intelligent control based traffic control program". Then, on the qualitative analysis of the impact of freeway traffic flow of various factors, design the architecture of Mian-Guang expressway traffic control system architecture and give“optimum speed solving model of the running line”with the theory of fuzzy control. In this model, it got the minimum total journey time, largest service flow of intelligent control performance indicators through the real-time publication of the best velocity of traffic flow in the main line.
引文
[1].赵祥模,靳引利,张洋. 高速公路监控系统理论及应用. 电子工业出版社,2003 年第 1 版
[2].陈旭梅,于雷,郭继孚,“,等”.美国智能交通系统 ITS 的近期发展综述. 中外公路,2003年,23(2):9-11
[3].王小华.基于模糊算法的高速公路事件检测及主线控制系统的研究与实现: [硕士学位论文] 南京:河海大学,2003 年, 3-4
[4].李纲. 高速公路监控系统及交通控制策略研究:[硕士学位论文],西安:长安大学,2006年, 3-7
[5].陈旭梅,于雷,郭继孚.日本 ITS 发展现状及趋势.海外视窗,2003 年,1:58-59
[6].李新佳. 欧洲智能交通建设情况及启发.他山之石,2004 年,2:58-62
[7].李士勇. 模糊控制·神经控制和智能控制. 哈尔滨工业大学出版社,1998 年第 2 版236-237
[8]. 李人厚. 智能控制理论和方法. 西安电子科技大学出版社,1999 年第 1 版 16-17
[9]. 孙鑫.造纸过程的分层递阶智能控制系统: [博士学位论文] 杭州:浙江大学,2001 年, 13-14
[10]. 傅春常. GIS 在高速公路监控系统中的研究与应用. 成都:西南交大,2004,6
[11]. 高焕兵. UML 面向对象技术在分布式监控系统中的应用与研究. 成都:西南交大,2004,4
[12]. 孟建伟,苏明瑞. 电力线通信技术在高速公路机电工程中的应用前景. 公路,2004,(11):203-204
[13]. 孙晓峰. 动态视频汉字叠加器的实现. 吉林:吉林大学,2004,5
[14]. 姚沅,杨金蓉. 对高速公路机电工程造价控制的几点想法. 公路,2003,(9):109-111
[15]. 耿驰远. 非线性检索数字硬盘录像系统的设计与开发. 西安:长安大学,2003,6
[16]. 庄晓实,杨光. 高速公路机电工程标准规模调研. 公路交通科技,2003,(6):6-11
[17]. 吴文凯. 高速公路机电工程的进度监理探讨. 交通科技,2004,(2):77-79
[18]. 彭建忠,钟承诒. 高速公路机电工程防雷措施的思考]. 现代公路,2002,(7):39-41
[19]. 鲍钢. 高速公路机电工程国际招标工作刍议. 交通企业管理,2000,(11):37-38
[20]. 吴文凯. 高速公路机电工程施工监理特点. 中南公路工程,2004,29(2):128-130
[21]. 吴易,邓树端. 高速公路机电工程项目管理方案设计体会. 河北工业大学成人教育学院学报,2005,20(3):33-37
[22]. 褚为耕. 高速公路机电工程质量检验评定办法研究. 山东交通科技,2004,(1):64-65
[23]. 龙海舟,周克勤,郑其俊. 高速公路机电工程质量检验评定办法与标准的研究.公路交通技术,2002,56-58
[24]. 盛刚. 高速公路机电联网编码探讨. 公路交通科技,2003,(6):23-27
[25]. 李文浩. 高速公路机电项目监理工作研究. 辽宁交通科技,2004,(7):85-87
[26]. 陈玲,徐德炎. 高速公路机电系统综合防雷设计方案. 现代机械,2004,(3):57-58
[27]. 李岸,彭刚. 高速公路机电系统运行管理探讨. 山西交通科技,2003,(12):110-113
[28]. 陈复胜. 高速公路机电系统网络构成与信息传输. 现代高速,2003,(2):34
[29]. 张旭波. 高速公路机电系统的防雷. 科技资讯,2005,(24):23-24
[30]. 董延颖. 高速公路机电系统 UPS 监控与管理. 河南科技,2005,(8):66
[31]. 李怀珠. 高速公路机电设备防雷措施浅析. 甘肃科技纵横,2003,23(5):46-47
[32]. 李文涛. 高速公路交通监控及综合处理系统的探讨. 交通运输系统工程与信息,2005,5(4):43-45
[33]. 吴兴伟. 高速公路监控系统中图形子系统的设计与实现. 成都:西南交大,2004,5
[34]. 方旭华,方健红. 高速公路监控系统现状及发展趋势. 浙江交通职业技术学院学报,2003,4(4):1-4
[35]. 袁亮. 高速公路监控系统通信管理模块的设计及实现. 成都:西南交大,2003,6
[36]. 柴亮. 高速公路隧道监控系统的设计与实现. 成都:西南交大,2004,5
[37]. 李晓. 高速公路监控系统解决方案综述. 中国安防产品信息.市场版,2005,(1):1-3
[38]. 张杰宏. 高速公路监控系统的设计与实现. 成都:西南交大,2004,7
[39]. 张志秀,王平,郭仲聚. 高速公路监控系统的研制. 青岛科技大学学报,2003,24(9):111-114
[40]. 孙培元,陈启美. 高速公路监控网络管理系统的研究与实现.公路交通科技,2004,(10):92-94
[41]. 周文军. 高速公路机电项目中计算机系统的网络和信息安全.公路运输文摘,2004,(10):34-38
[42]. Saridis,G.N. Intelligent Robot Control. IEEE Trans. on Automatic Control,1983,28(5):551-556
[43]. Saridis,G.N.et al. Analytical Design of Intelligent Machines Automatic, 1988,24(2):123-133
[44]. Shi-Zhong HE, et al. Control of Dynamical Processes Using an on-Line Rule-Adaptive Fuzzy Contrl System. Fuzzy Sets and Systems,1993(54): 16-22
[45]. Raju,G.V.S.etal. Hierarchical Fuzzy Control.Int.J.Control,1991,54(5):1211-1213
[46]. Raju,G.V.S.et al.Adaptive Hierarchical Fuzzy Controller. IEEE Trans. on Systens,Man and Cy-bernetics, 1993,23(4):975-979
[47]. Yager, R.R. On a Hierarchical Structure for Fuzzy Modeling and Control. IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics, 1993,23(4):1192-1193
[48]. Tony,R.M. Analysis and Control of Fuzzy Systems Using Finite Discrete Relations. Int.J.Control,1978,27(2):439-440
[49]. Arimoto,S. Learning Control Theory for Robotic Motion.Int.J.of Adaptive and Signal processing, 1990(4):550-552
[2].陈旭梅,于雷,郭继孚,“,等”.美国智能交通系统 ITS 的近期发展综述. 中外公路,2003年,23(2):9-11
[3].王小华.基于模糊算法的高速公路事件检测及主线控制系统的研究与实现: [硕士学位论文] 南京:河海大学,2003 年, 3-4
[4].李纲. 高速公路监控系统及交通控制策略研究:[硕士学位论文],西安:长安大学,2006年, 3-7
[5].陈旭梅,于雷,郭继孚.日本 ITS 发展现状及趋势.海外视窗,2003 年,1:58-59
[6].李新佳. 欧洲智能交通建设情况及启发.他山之石,2004 年,2:58-62
[7].李士勇. 模糊控制·神经控制和智能控制. 哈尔滨工业大学出版社,1998 年第 2 版236-237
[8]. 李人厚. 智能控制理论和方法. 西安电子科技大学出版社,1999 年第 1 版 16-17
[9]. 孙鑫.造纸过程的分层递阶智能控制系统: [博士学位论文] 杭州:浙江大学,2001 年, 13-14
[10]. 傅春常. GIS 在高速公路监控系统中的研究与应用. 成都:西南交大,2004,6
[11]. 高焕兵. UML 面向对象技术在分布式监控系统中的应用与研究. 成都:西南交大,2004,4
[12]. 孟建伟,苏明瑞. 电力线通信技术在高速公路机电工程中的应用前景. 公路,2004,(11):203-204
[13]. 孙晓峰. 动态视频汉字叠加器的实现. 吉林:吉林大学,2004,5
[14]. 姚沅,杨金蓉. 对高速公路机电工程造价控制的几点想法. 公路,2003,(9):109-111
[15]. 耿驰远. 非线性检索数字硬盘录像系统的设计与开发. 西安:长安大学,2003,6
[16]. 庄晓实,杨光. 高速公路机电工程标准规模调研. 公路交通科技,2003,(6):6-11
[17]. 吴文凯. 高速公路机电工程的进度监理探讨. 交通科技,2004,(2):77-79
[18]. 彭建忠,钟承诒. 高速公路机电工程防雷措施的思考]. 现代公路,2002,(7):39-41
[19]. 鲍钢. 高速公路机电工程国际招标工作刍议. 交通企业管理,2000,(11):37-38
[20]. 吴文凯. 高速公路机电工程施工监理特点. 中南公路工程,2004,29(2):128-130
[21]. 吴易,邓树端. 高速公路机电工程项目管理方案设计体会. 河北工业大学成人教育学院学报,2005,20(3):33-37
[22]. 褚为耕. 高速公路机电工程质量检验评定办法研究. 山东交通科技,2004,(1):64-65
[23]. 龙海舟,周克勤,郑其俊. 高速公路机电工程质量检验评定办法与标准的研究.公路交通技术,2002,56-58
[24]. 盛刚. 高速公路机电联网编码探讨. 公路交通科技,2003,(6):23-27
[25]. 李文浩. 高速公路机电项目监理工作研究. 辽宁交通科技,2004,(7):85-87
[26]. 陈玲,徐德炎. 高速公路机电系统综合防雷设计方案. 现代机械,2004,(3):57-58
[27]. 李岸,彭刚. 高速公路机电系统运行管理探讨. 山西交通科技,2003,(12):110-113
[28]. 陈复胜. 高速公路机电系统网络构成与信息传输. 现代高速,2003,(2):34
[29]. 张旭波. 高速公路机电系统的防雷. 科技资讯,2005,(24):23-24
[30]. 董延颖. 高速公路机电系统 UPS 监控与管理. 河南科技,2005,(8):66
[31]. 李怀珠. 高速公路机电设备防雷措施浅析. 甘肃科技纵横,2003,23(5):46-47
[32]. 李文涛. 高速公路交通监控及综合处理系统的探讨. 交通运输系统工程与信息,2005,5(4):43-45
[33]. 吴兴伟. 高速公路监控系统中图形子系统的设计与实现. 成都:西南交大,2004,5
[34]. 方旭华,方健红. 高速公路监控系统现状及发展趋势. 浙江交通职业技术学院学报,2003,4(4):1-4
[35]. 袁亮. 高速公路监控系统通信管理模块的设计及实现. 成都:西南交大,2003,6
[36]. 柴亮. 高速公路隧道监控系统的设计与实现. 成都:西南交大,2004,5
[37]. 李晓. 高速公路监控系统解决方案综述. 中国安防产品信息.市场版,2005,(1):1-3
[38]. 张杰宏. 高速公路监控系统的设计与实现. 成都:西南交大,2004,7
[39]. 张志秀,王平,郭仲聚. 高速公路监控系统的研制. 青岛科技大学学报,2003,24(9):111-114
[40]. 孙培元,陈启美. 高速公路监控网络管理系统的研究与实现.公路交通科技,2004,(10):92-94
[41]. 周文军. 高速公路机电项目中计算机系统的网络和信息安全.公路运输文摘,2004,(10):34-38
[42]. Saridis,G.N. Intelligent Robot Control. IEEE Trans. on Automatic Control,1983,28(5):551-556
[43]. Saridis,G.N.et al. Analytical Design of Intelligent Machines Automatic, 1988,24(2):123-133
[44]. Shi-Zhong HE, et al. Control of Dynamical Processes Using an on-Line Rule-Adaptive Fuzzy Contrl System. Fuzzy Sets and Systems,1993(54): 16-22
[45]. Raju,G.V.S.etal. Hierarchical Fuzzy Control.Int.J.Control,1991,54(5):1211-1213
[46]. Raju,G.V.S.et al.Adaptive Hierarchical Fuzzy Controller. IEEE Trans. on Systens,Man and Cy-bernetics, 1993,23(4):975-979
[47]. Yager, R.R. On a Hierarchical Structure for Fuzzy Modeling and Control. IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics, 1993,23(4):1192-1193
[48]. Tony,R.M. Analysis and Control of Fuzzy Systems Using Finite Discrete Relations. Int.J.Control,1978,27(2):439-440
[49]. Arimoto,S. Learning Control Theory for Robotic Motion.Int.J.of Adaptive and Signal processing, 1990(4):550-552