潘大為

(江蘇省揚(yáng)州市公路管理處)

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車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)協(xié)同效益研究

潘大為

(江蘇省揚(yáng)州市公路管理處)

車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)作為智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，兩者的協(xié)同將實(shí)現(xiàn)交通出行的效率更加優(yōu)化，通過(guò)建立車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)協(xié)同模型，分析系統(tǒng)協(xié)同后的效益。

出行誘導(dǎo)系統(tǒng)；交通控制系統(tǒng)；智能交通系統(tǒng)；協(xié)同模型

1 協(xié)同系統(tǒng)效益模型

1.1 單系統(tǒng)效益模型

以車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)的效益增長(zhǎng)為例，建立單系統(tǒng)效益增長(zhǎng)模型，假設(shè)特定發(fā)展階段內(nèi)，系統(tǒng)效益的平均增長(zhǎng)率保持穩(wěn)定，且系統(tǒng)效益是交通狀態(tài)系數(shù)的連續(xù)、可微函數(shù)。建立模型如下：

(1)

其中，g為車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)的效益；s為交通狀態(tài)系數(shù)，該系數(shù)綜合考慮車輛平均行程時(shí)間和道路長(zhǎng)度，為某個(gè)交通數(shù)據(jù)采樣時(shí)段內(nèi)單位道路長(zhǎng)度上車輛的平均行程時(shí)間s=T/d=1/v，其中d為道路長(zhǎng)度，v為采樣時(shí)段車輛平均行程速度；kg為車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)效益的平均增長(zhǎng)率；γ為對(duì)系統(tǒng)的投入及管理力度，投入越多、管理力度越大則數(shù)值越高；gmax為一定的人口、用地規(guī)模的城市在理想的道路、交通環(huán)境下車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)的最大效益。

單系統(tǒng)效益增長(zhǎng)模型中的γ反映了投入及管理對(duì)于系統(tǒng)效益增長(zhǎng)的促進(jìn)作用，說(shuō)明為了提高系統(tǒng)的效益增長(zhǎng)速度，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)于系統(tǒng)的投入并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理；1-g/gmax反映了系統(tǒng)效益的提高不是無(wú)限制的，隨著自身效益的增長(zhǎng)，消耗了大量的有限資源，從而阻滯自身效益的增長(zhǎng)。效益增長(zhǎng)曲線如圖1：

圖中，效益增長(zhǎng)曲線1不含系數(shù)γ，效益將無(wú)限制增長(zhǎng)；效益增長(zhǎng)曲線2考慮資源投入有限性，系統(tǒng)效益最終將趨于穩(wěn)定值gmax，效益增長(zhǎng)曲線2比曲線1更符合實(shí)際。

圖1 單系統(tǒng)效益增長(zhǎng)曲線

1.2 協(xié)同系統(tǒng)效益模型

在單系統(tǒng)效益模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)，建立雙系統(tǒng)協(xié)同效益模型，模型如下：

(2)

其中：c為交通控制系統(tǒng)的效益；kc為交通控制系統(tǒng)效益的平均增長(zhǎng)率；σ為對(duì)交通控制系統(tǒng)的投入及管理力度，投入越高、管理力度越大則數(shù)值越高；為實(shí)施協(xié)同后，交通管理系統(tǒng)效益的提高對(duì)車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)效益提高的增長(zhǎng)系數(shù)；β為實(shí)施協(xié)同后，車輛出行誘導(dǎo)系統(tǒng)效益的提高對(duì)交通管理系統(tǒng)效益提高的增長(zhǎng)系數(shù)；cmax為一定的人口、用地規(guī)模的城市在理想的道路、環(huán)境條件下交通控制系統(tǒng)的最大效益；式(2)中，αc/cmax以及βg/gmax體現(xiàn)兩系統(tǒng)協(xié)同后，自身效益的提高對(duì)于對(duì)方效益提高的促進(jìn)作用。

2 協(xié)同系統(tǒng)效益分析

當(dāng)α=β=0時(shí)，兩系統(tǒng)間無(wú)協(xié)同，模型退化為公式(1)；γ，σ體現(xiàn)投入與管理對(duì)于系統(tǒng)效益提高的促進(jìn)作用，當(dāng)γ=σ=0時(shí)，兩系統(tǒng)缺少投入與管理，系統(tǒng)將耗費(fèi)更多的時(shí)間由無(wú)序狀態(tài)自我調(diào)整至有序狀態(tài)；1-g/gmax，1-c/cmax體現(xiàn)由于自身效益的增長(zhǎng)對(duì)有限資源的損耗而導(dǎo)致自身效益增長(zhǎng)的阻滯效用。具體變化見下圖：

圖2 協(xié)調(diào)系統(tǒng)效益增長(zhǎng)曲線

通過(guò)以上圖形可知，曲線1為協(xié)同系統(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)歷一段較短時(shí)間的有序調(diào)整后趨近最大效益，并且協(xié)同系統(tǒng)最大效益大于各獨(dú)立系統(tǒng)最大效益之和；當(dāng)α=β=0時(shí)，系統(tǒng)之間無(wú)協(xié)同，演化為有序自我調(diào)節(jié)獨(dú)立系統(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)歷一段時(shí)間的有序調(diào)整后趨近最大效益；當(dāng)γ=σ=0時(shí)，兩系統(tǒng)缺少應(yīng)有的投入與管理，演化為無(wú)序自我調(diào)節(jié)獨(dú)立系統(tǒng)，系統(tǒng)將耗費(fèi)更多的時(shí)間由無(wú)序狀態(tài)調(diào)整至有序狀態(tài)。

3 結(jié) 語(yǔ)

在建立單系統(tǒng)效益模型的基礎(chǔ)上，考慮協(xié)同系統(tǒng)之間相互作用的影響，建立車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)的協(xié)同模型，闡明系統(tǒng)由無(wú)序自我調(diào)節(jié)狀態(tài)到有序自我調(diào)節(jié)狀態(tài)再到協(xié)同狀態(tài)的變化條件，通過(guò)對(duì)協(xié)同模型的模擬分析，說(shuō)明協(xié)同后，系統(tǒng)由無(wú)序變?yōu)橛行虻恼{(diào)整時(shí)間更段，最終效益大于但系統(tǒng)效益之和。

[1] 潘大為，鄧衛(wèi)，季彥婕. 基于協(xié)同理論的停車誘導(dǎo)信息系統(tǒng)誘導(dǎo)策略優(yōu)化模型研究[D].南京：東南大學(xué)，2012.

[2] 楊兆升.智能運(yùn)輸系統(tǒng)概論[M].北京:人民交通出版社，2003.

[3] 保麗霞.基于信息集成的城市交通流誘導(dǎo)與交通控制協(xié)同的關(guān)鍵理論及技術(shù)研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2006.

[4] 徐巖宇,馮蔚東,賀國(guó)光.VRGS與交通控制系統(tǒng)的一體化研究[J].公路交通科技，1997，(3):24-28.

[5] 李瑞敏,史其信.基于多智能體系統(tǒng)的城市交通控制與誘導(dǎo)集成化研究[J].公路交通科技, 2004，(5):15-19.

The Research on Benefit of Travel Guidance System and Traffic Control System Coordination

PAN Da-wei

(Yangzhou Highway Administration)

The travel guidance system and traffic control system are important component of intelligent transportation system, the coordination between the two system will optimize travel efficiency, the coordination benefit was analysed by building model of travel guidance system and traffic control system coordination.

travel guidance system; traffic control system; intelligent transportation system; coordination model

2015-02-12

潘大為(1984-)，男，江蘇揚(yáng)州人，工程師，研究方向：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51208261)。

U415.1

C

1008-3383(2015)12-0185-01