网络O-D矩阵估计的两阶段交叉口回归分析方法

通过分析交通网络O-D矩阵估计与交叉口O-D矩阵估计问题的关系，获得从网络到交叉口O-D矩阵估计问题的转换条件，由此构建网络O-D矩阵估计的两阶段交叉口回归分析方法。该方法首先求解“叉点具有产生、消失流量的交叉口O-D矩阵估计问题”分离起讫点的通过流、产生流和消失流，然后根据网络构造交叉口，并求解“叉点无产生、消失流量的交叉口O-D矩阵估计问题”获得需要估计的网络O-D矩阵。该方法以路段观测交通流量为基础进行估计，无须进行交通分配等辅助手段。计算分析表明，该方法能获得较为满意的估计结果。     

一个新自治混沌系统的动力学分析

提出了一个新的三维连续自治混沌系统.该系统含有4个控制参数,2个不同的非线性乘积项,并且方程式中含有指数形式的非线性项e(dz).利用理论推导、数值仿真对系统的基本动力学特性进行了分析,通过分岔图、Lyapunov指数图、Poincaré映射和相图等分析了控制参数变化时,系统动力学行为的变化.结果表明该新系统不但和Lorenz系统族有类似的性质,而且又呈现不同的非线性特征.     

小世界网络模型的非线性动力学研究

基于非线性动力学理论,研究了小世界网络模型的非线性动力学现象.首先,在已有的小世界网络非线性动力学模型基础上,从向量场角度,对其中随参数变化系统的定常状态失稳而出现的Hopf分岔进行了数值分析,并根据Hopf分岔的分析结果,对系统在一定参数条件下定常状态的失稳及周期振荡的产生进行了解释;然后,将向量场控制方程转化为映射,从直观映射的角度,详细分析了其中的定量状态,失稳导致的倍周期分岔、系列倍周期分岔,以及周期-3状态,从而证明系统存在混沌特征.研究表明:该系统蕴含有丰富的非线性动力学行为,通过对该类"非均匀"动力系统深入的理论分析,探索出产生各类复杂非线性动力学现象的机理,从而实现对该类网络系统的有效控制.     

基于储备容量的交通网络潜在瓶颈路段识别

交通网络潜在瓶颈路段是随着需求变化将来可能会成为瓶颈的路段.准确识别出潜在瓶颈路段并进行优化管理,可以更好地适应未来交通需求的变化.基于交通网络储备容量模型,提出了交通网络潜在瓶颈路段识别方法,并设计了储备容量模型的求解算法.算例分析比较了现状需求和路网可容纳最大需求下的交通均衡流量模式.结果表明,不能简单地根据现状需求去推断潜在瓶颈路段,而论文提出的方法可以识别出路网达到最大需求时的潜在瓶颈路段.此外,利用交通网络储备容量模型设计了一种次要潜在瓶颈路段识别方法,次要潜在瓶颈路段是在优化潜在瓶颈路段之后随需求增长新出现的瓶颈路段.算例表明该识别方法具有一定的适用性.     

新的单参数混沌振子网络的同步化区域的转迁

本文针对一个新发现的单参数混沌系统作为节点动力学的动力网络，在给定某一内连矩阵情况下，研究了随节点动力学参数的连续变化，复杂动力网络同步化区域的演化与切换. 我们把这种网络同步化区域随节点动力学参数发生变化的现象称为网络同步化区域的分岔或转迁. 结果发现，对于某些内连矩阵，同步化区域不产生分岔现象，表明网络同步状态的稳定性不会因节点动力学参数的变化而发生改变；而对于某些内连矩阵，随节点动力学参数的逐渐增大，同步化区域主要出现了下面几种分岔或转迁模式：（1）无界-空集型的，（2）空集-有界-无界-有界-无界型的，（3）空集-无界-空集-无界-空集-无界型的，（4）空集-有界-无界-有界界-无界型的. 在这些分岔模式中，同步化区域随动力学参数的增大最后大都演化成无界型的，与统一混沌系统为节点动力学的网络的同步化区域的分岔模式有着显著差异. 这些现象表明：同一类型的节点动力学，不同的内连矩阵，矩阵网络同步化区域的分岔模式是不一样的；同一内连矩阵，不同类型的节点动力学，网络的同步区域的分岔模式也存在很多差异；不同的分岔模式，网络同步状态的稳定性也是不一样，它势必影响网络的同步能力.     

广义受迫Van der Pol-Duffing系统的稳定性与分岔

给出了广义受迫VanderPol-Duffing方程,用多初始点分岔分析方法分析了系统外部参数对其稳定性的影响,应用了分岔图、Lyapunov指数图和Poincaré映射图分析了系统的非线性动力学行为,结果很好地解释了该系统中一些复杂的非线性现象,为研究许多模型提供了一定的理论参考和实际意义。     

异质用户下交通拥挤控制的混合策略研究

随着出行需求及汽车保有量的增加,交通拥挤愈发严重.为了缓解交通拥挤,本文针对公私合营的交通网络,考虑用户异质性,提出了对交通网络同时实行道路收费和可交易电子路票方案的混合策略,即分别对使用政府资建的公有路段和BOT模式下的私有路段的出行用户收取电子路票和费用.通过对用户在混合策略下的出行行为分析,建立了用户均衡和路票市场均衡下的变分不等式模型.接着,对交通网络的系统最优模型进行分析,得到了促使路网在用户均衡状态下达到系统最优的混合策略集合,同时给出了混合策略下系统效率损失的上界.在此基础上进一步提出了涵盖其他目标的双层规划模型,得到能实现双重目标的最优混合策略.最后,对具体路网进行数值实验,可分别得到路网中每一公有和私有路段的具体路票收取量和收费值,以及需要设置的收取总窗口数.     

基于网络分解与叠加的用户均衡网络敏感度分析

在交通网络用户均衡问题中,敏感度分析就是确定均衡网络状态时起讫点交通量及路段旅行时间的变化对路段交通量或路段旅 行费用的影响. 文章以确定型交通网络用户均衡问题为研究对象,推导了均衡网络的敏感度方程,运用网络分解与叠加的方法 提出了敏感度方程的求解方法,并分别给出了网络分解与叠加的实现方法. 该方法可以有效解决均衡网络敏感度分析中的秩亏 问题,相比基于数学规划法的敏感度分析有了很大改善. 这样,基于变分不等式的网络敏感度方程即可直接用于敏感度分析,为敏感度分析在交通规划、建设与管理中的应用提供了很大的便利.     

基于网络分解与叠加的用户均衡网络敏感度分析

在交通网络用户均衡问题中,敏感度分析就是确定均衡网络状态时起讫点交通量及路段旅行时间的变化对路段交通量或路段旅行费用的影响.文章以确定型交通网络用户均衡问题为研究对象,推导了均衡网络的敏感度方程,运用网络分解与叠加的方法提出了敏感度方程的求解方法,并分别给出了网络分解与叠加的实现方法.该方法可以有效解决均衡网络敏感度分析中的秩亏问题,相比基于数学规划法的敏感度分析有了很大改善.这样,基于变分不等式的网络敏感度方程即可直接用于敏感度分析,为敏感度分析在交通规划、建设与管理中的应用提供了很大的便利.     

基于混合Petri网的城市交通网络建模与仿真

提出了一种基于混合Petri网的面向控制的模块化信号控制城市交通网络仿真模型.采用层次化的建模方法:首先建立交通网络的轮廓模型,然后对轮廓模型中描述交通网络的关键要素(如交叉口、信号灯等)部位给出加细模型.这种建模方法清晰地描述了各个行驶方向的交通流在交叉口处的转向以及可能出现的冲突情况.此外,将时间因素加入系统模型中,使模型不仅能够反映交通流之间的逻辑关系,而且对车辆的位置、速度、通过时问等物理因素进行描述和计算.这样,就可以对各种具体的信号配时方案的性能指标进行比较和评估,以便找出最优或比较理想的交通控制方案.最后,通过一个仿真实例对系统模型的运行进行计算机仿真.     

基于诱导信息的城市快速路网集成控制研究

建立了快速路网匝道控制与路线诱导相结合的完全集成控制模型,考虑了入口匝道排队约束和出口匝道通行能力约束,在分流节点进行流量分配时,考虑了分流点下游路段通行能力的约束.提出根据预测的路网状况,采用多模控制方式.将驾驶员对诱导信息的服从率设成可变参数,其估计值在对驾驶员调查的基础上,通过实时仿真并加以预测来获得.基于改进的遗传算法设计了模型的求解算法.通过算例,验证集成控制策略及算法的有效性和可行性,讨论不同控制策略对系统的全局影响,以及它们之间复杂的相互作用.     

肌肉中的HH模型钠离子通道反电势的Hopf分岔分析

以肌肉中的Hodgkin-Huxley模型为研究对象，研究病理实验中有显著变化的钠离子通道反电势参数对Hodgkin-Huxley模型的影响并分析其Hopf分岔。采用高维方程的代数判据进行Hodgkin-Huxley模型单参数动态分岔分析，简化了分析过程，并用研究结果解释相应的生理过程，试图从生物系统动态过程异变的角度探讨生理疾病的成因。     

一个三维自治混沌系统及其同步控制

通过相图、分岔图和Lyapunov指数谱来分析一个三维自治混沌系统的基本动力学行为。基于线性稳定性理论和极点配置技术，将反馈控制器的设计转化为一个纯代数问题，设计了一个连续的混合反馈同步控制器，相比于线性反馈与非线性反馈同步控制，对该混沌系统施加混合同步控制。理论推导和数值仿真均表明该同步方法的有效性和可行性，且适用性更强。     

Dynamical Analysis of a 3-D Chaotic System with only Two Quadratic Nonlinearities

The paper reports the dynamical study of a three-dimensional quadratic autonomous chaotic system with only two quadratic nonlinearities, which is a special case of the so-called conjugate Lue system. Basic properties of this system are analyzed by means of Lyapunov exponent spectrum and bifurcation diagram. The analysis shows that the system has complex dynamics with some interesting characteristics in which there are several periodic regions, but each of them has quite different periodic orbits.     

Complexity analysis of network-based dynamical systems

This paper investigates the nonlinear dynamics of network-based dynamical systems where network communication channels of finite data rates are inserted into the closed loops of the control systems. The authors analyze the bifurcation and chaotic behavior of the non-smooth dynamical systems. The authors first prove that for almost all system parameters there are no periodic orbits. This result distinguishes this type of non-smooth dynamical systems from many others exhibiting border-collision bifurcations. Next, the authors show analytically that the chaotic sets are separated from the region containing the line segment of all fixed points with a finite distance. Finally, the authors employ a simple model to highlight that both the number of clients sharing a common network channel and fluctuations in the available network bandwidth have significant influence on the performance of such dynamical systems.     

New chaotic system and its hyperchaos generation

To seek for lower-dimensional chaotic systems that have complex topological attractor structure with simple algebraic system structure, a new chaotic system of three-dimensional autonomous ordinary differential equations is presented. The new system has simple algebraic structure, and can display a 2-scroll attractor with complex topological structure, which is different from the Lorenz’s, Chen’s and L¨u’s attractors. By introducing a linear state feedback controller, the system can be controlled to generate a hyperchaotic attractor. The novel chaotic attractor, hyperchaotic attractor and dynamical behaviors of corresponding systems are further investigated by employing Lyapunov exponent spectrum, bifurcation diagram, Poincar′e mapping and phase portrait, etc., and then verified by simulating an experimental circuit.     

A selfish routing based network improvement problem

This paper considers a selfish routing based network improvement problem, in which the authors would like to find a modified latency function that results in a new Nash equilibrium flow satisfying all traffic demands subject to the target capacity, while the total modification cost on edge latency is minimized. By using the reduction from the 3-Satisfiability (3-SAT) problem to our problem, the authors show that this problem is strongly NP-hard, even for the single commodity network.     

基于出行者路径选择行为的VMS诱导策略研究

针对现有交通诱导系统片面地确定可变信息板(VMS)位置和发布内容的弊端,提出系统性确定符合路网出行需求的VMS诱导策略的方法,该方法从交通管理者对系统建设成本的限制和出行者的路径决策心理出发,建立综合考虑两者期望的双层规划模型.其中上层模型考虑交通管理者对网络总效益的期望和对VMS建设成本的约束,下层模型根据出行者在VMS诱导下的转向概率,运用符合出行者路径选择心理的随机动态交通分配模型,并设计了求解算法.应用表明,在不同的系统建设成本约束下、网络总出行成本是网络交通需求水平、出行者的转向概率、VMS的布设位置、交通诱导信息的发布周期和内容等的组合结果,因此求解保证网络总出行成本最低的VMS诱导策略时需要同时考虑以上因素.研究结论可为城市交通管理VMS诱导决策提供理论支持.