資源描述：
《高速公路VMS規(guī)劃布設(shè)模型研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、高速公路VMS規(guī)劃布設(shè)模型研究摘要：本文對高速公路vms布局規(guī)劃問題進行了研究，介紹了vms的相關(guān)理論知識，總結(jié)整理了vms的規(guī)劃原則及步驟，給出了基于動態(tài)規(guī)劃法的高速公路vms規(guī)劃算法模型，對我國高速公路管理有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：高速公路可變情報板動態(tài)規(guī)劃法0引言vms是交通誘導(dǎo)系統(tǒng)中出行者信息系統(tǒng)的主要實現(xiàn)工具。它通過安裝在路邊或公路上方的電子信息顯示牌為駕駛員提供與交通相關(guān)的信息和誘導(dǎo)。vms的信息包括危險、交通條件、停車、公共交通以及環(huán)境等。在交通條件對于駕駛員是未知的情況下vms信息的作用尤其明顯
2、，它可以幫助駕駛員選擇合適的路徑以避開交通堵塞和減少駕駛員的焦慮。1高速公路vms規(guī)劃布設(shè)原則1）基于功能分析原則vms的布設(shè)應(yīng)堅持功能分析的原則，減少盲目性。對所有擬實現(xiàn)的功能應(yīng)按重要程度進行排序，并堅決摒棄無用的功能。根據(jù)確定的功能進行標(biāo)志優(yōu)化布設(shè)。對以誘導(dǎo)交通為主的布設(shè)，應(yīng)在對路網(wǎng)進行分析的基礎(chǔ)上，布設(shè)在優(yōu)化可選路徑的分流口前端適當(dāng)位置，以求取得最大效果。2）基于路網(wǎng)特點原則高速公路網(wǎng)根據(jù)監(jiān)控與管理范圍的不同，可以分為兩類：通道型高速公路網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)型高速公路網(wǎng)。通道型高速公路網(wǎng)以一條高速公路為核心，vms的
3、布設(shè)與設(shè)計要圍繞核心高速公路展開。在一個大的范圍內(nèi)，高速公路數(shù)目比較多，且彼此相交，形成網(wǎng)絡(luò)型高速公路網(wǎng)。進行vms布設(shè)時，要對所有的高速公路平等看待。3）前瞻性布設(shè)原則vms的布設(shè)應(yīng)在滿足功能的基礎(chǔ)上，有一定的前瞻性。前瞻性應(yīng)建立在對路網(wǎng)規(guī)劃的充分了解和對本項目交通流量科學(xué)分析預(yù)測分析的基礎(chǔ)之上，根據(jù)對路網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)研和項目服務(wù)水平的預(yù)測，可以指導(dǎo)vms的布設(shè)密度。2高速公路vms規(guī)劃布設(shè)模型2.1相關(guān)概念及定義由于路段自身的特征不同，因而不同路段上，發(fā)生事故和擁堵的頻率亦是不同的。為了簡化問題，只考慮其中的重
4、要信息，現(xiàn)定義路段j的信息量為：其中：fj——路段j的信息量；uj——路段j上發(fā)生事故的概率；vj——路段j發(fā)生常發(fā)性交通擁擠的概率；wj——路段j上災(zāi)害性天氣的概率。一個vms放置在不同的路段上，所顯示出來的有效信息量是不同的，從而體現(xiàn)出來的效益也是不一樣的。為了評估vms放在不同路段上所表現(xiàn)出不同的效益，定義當(dāng)在路段i顯示路段j的信息時，其效益為：qi——路段i的交通量；vij——在路段i上顯示路段j信息的效益?？紤]到產(chǎn)生交通信息的地點離vms遠近不同，信息的有效性亦不同，引入衰減系數(shù)這一概念。路段離vms
5、越近，其路段上交通信息的有效性衰減程度越?。环粗?，衰減程度越大。用eij表示路段j的信息在路段i上顯示的衰減因子，則效益vij變?yōu)椋簐ij=eijqifj（3）2.2數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的建立根據(jù)vms的作用可知，vms的合理放置地點應(yīng)當(dāng)是使vms顯示盡可能多的有效信息，同時又能讓盡可能多的出行者看到，因此，建立如下的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型：（5）其中：f——vms效用；l——vms設(shè)置總數(shù)量；ri——與路段i距離在46km內(nèi)的路段j的集合；xi——0，1變量。3）關(guān)于模型約束條件的說明本模型的約束條件主要包括以下兩個方面：（1
6、）第一個約束是vms設(shè)置總數(shù)的限制。vms的高造價決定了過多的vms布設(shè)在經(jīng)濟上是不能承受的，而且vms密度過大，也會對駕駛員的安全駕駛造成影響。（2）第2個約束是vms在路段i上布設(shè)與否的約束?？紤]到經(jīng)濟性和安全性，vms布設(shè)的總數(shù)總是小于備選路段總數(shù)。因此，vms選址問題就變成：在所有備選路段中，選擇一部分路段布設(shè)vms。3模型求解的動態(tài)規(guī)劃法動態(tài)規(guī)劃法主要用于投資方面，將有限的資源或資金分配到不同的項目中，以實現(xiàn)效益最大化為目標(biāo)。而vms的設(shè)置路段數(shù)與vms建設(shè)資金正相關(guān)，顯示的路段數(shù)越多，則要求版面越大
7、，也就越貴。在總的設(shè)置路段數(shù)一定的情況下，vms的布設(shè)也可以看作是一種資源分配問題。根據(jù)本文建立的規(guī)劃模型，用動態(tài)規(guī)劃法求解模型過程的相關(guān)說明如下：1）設(shè)總的路段數(shù)為，欲分配在n個路段進行顯示；2）把整個分配過程分為m個階段，第k個階段是向第k個路段分配資源；3）狀態(tài)變量xk表示分配完第1,2,…，k-1個路段后剩余資源數(shù)量，x1=m；4）決策變量取為uk，表示分配給第k個路段的資源數(shù)量：當(dāng)?shù)趉個路段上布設(shè)vms時，uk=1，反之uk=0；5）l(uk,k)為階段指標(biāo)，在這里指由于第k個階段新增的vms而增加的
8、效益值；6）最優(yōu)值函數(shù)f（xk+1,k+1）表示把剩余的資源xk分配給第k+1，k+2，…，m個路段能獲得的最大效益。根據(jù)動態(tài)規(guī)劃方法，利用動態(tài)規(guī)劃基本方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程逆向遞推可求得最優(yōu)決策序列和總效益的最大值。4結(jié)語本文研究探討了網(wǎng)絡(luò)型高速公路vms的規(guī)劃布設(shè)模型，結(jié)合高速公路實際情況，通過引入衰減因子，建立了路網(wǎng)中各路段的相互關(guān)聯(lián)性，最后引入動態(tài)規(guī)劃法對模型進行求解。參考文獻：[
