基于V2I和D-S证据理论的区域交通拥堵评估方法研究.pdf

摘要

随着大城市车辆数量的快速增长，交通拥堵问题日益严重。交通拥堵不仅可能诱发

交通事故，还会带来经济损失、环境污染等诸多社会问题，严重地影响了城市居民的生

活质量。缓解城市交通拥堵的首要任务是收集和利用城市交通拥堵信息。因此，提出一

种灵活且实用的方法来定性地估计大到整个城市，小到路段的交通拥堵状况具有重要意

义。利用估计结果可以为车辆和交通管理者提供车辆路线、智能信号灯控制等方面的指

导，从而缓解交通拥堵。

针对区域道路网络的交通拥堵估计，本文分别构建了依据平均速度和平均密度这两

个参数划分交通拥堵等级的模糊隶属函数，并提出了一种基于车辆到基础设施（V2I）

通信和Dempster-Shafer（D-S）证据理论的两层交通拥堵估计框架。最后，文章利用真

实数据集对提出的拥堵估计方法进行了实验验证，结果表明文中提出方法能灵活有效的

估计区域交通拥堵等级。本文的主要研究内容如下：

（1）提出了一种基于V2I和D-S证据理论的两层交通拥堵估计方法，能够估计较

大路网区域范围的交通拥堵。在第一层，每个路段使用D-S证据理论融合两个基本概

率分配（BPA）函数，获得路段交通拥堵等级证据，在第二层，融合区域内所有的路段

拥堵证据确定整个区域的交通拥堵等级。

（2）分析了BPA生成方法的不足，基于信息熵，提出了一种改进的BPA生成方

法。此外，本文利用了两个具体的算例展示了所提方法的计算过程，计算结果表明改进

的BPA生成方法能降低证据间的冲突系数，并得出正确的推断结果。

（3）分析了本文所提方法的三个重要性能指标，即估计的最佳时间间隔，区域交通

拥堵的主因素路段以及计算复杂度。以法国克雷泰伊一处包含环形道路的区域为例，详

细展示了本文方法的计算过程，同时也验证了该方法的有效性，结果表明所提方法在这

些指标上有显著优势。

关键词：交通拥堵，信息融合，D-S证据理论，车辆与基础设施通信（V2I）

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Abstract

Withtherapidgrowthinnumberofvehiclesinmetropolises,theproblemoftraffic

congestionisbecomingmoreandmoreserious.Trafficcongestionmaycausenotonlytraffic

accidents,butalsobringsmanysocialproblemssuchaseconomiclossesandenvironmental

pollution.Thus,itgreatlyaffectsthequalityoflifetourbanresidents.Toalleviateurban

trafficcongestion,theprimarywayistocollectandutilizethecongestioninformationof

urbantraffic.Therefore,itissignificanttodevelopaflexibleandeasy-to-usemethodfor

qualitativelyestimatingthetrafficcongestionlevel.Itisexpectedthattheestimationspace

coveragecanbeaslargeasawholecityandassmallasaroadsegment.Inthisway,the

estimationresultscanprovidevehiclesandtrafficmanagerswithguidanceforvehiclerouting,

intelligentsignallightcontrol,etc.soastoalleviatetrafficcong