發(fā)布時間：2017-10-13 02:17

  本文關(guān)鍵詞：快速路入口匝道與可變限速協(xié)同控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 快速路協(xié)同控制 MetaNet模型 MPC控制 多目標(biāo)優(yōu)化 交通效益 環(huán)境效益

【摘要】：作為城市交通系統(tǒng)中的重要組成部分,快速路的相關(guān)問題一直得到廣泛的關(guān)注。城市快速路交通流有著復(fù)雜性、非線性、離散性、時變性等特點,所以有關(guān)快速路的交通控制問題也面臨較大的挑戰(zhàn)。雖然很多學(xué)者都越來越多的將目光放在快速路交通控制方面,但目前大多數(shù)相關(guān)研究有精度不高、優(yōu)化目標(biāo)單一、控制效果不理想等缺陷,所以針對快速路交通控制的問題一直沒有得到特別好的解決。基于此,本文針對快速路交通協(xié)同控制問題展開研究,并對宏觀交通流模型改進(jìn)、目標(biāo)函數(shù)相關(guān)模型建立、算法提出、實例檢驗等幾個方面進(jìn)行相關(guān)探討。本文在宏觀交通流模型MetaNet的基礎(chǔ)上,針對原始模型中的不足之處進(jìn)行改進(jìn),如引入速度密度敏感系數(shù)以及考慮駕駛員可接受間隙影響的匝道匯入模型等方面。并以此為基礎(chǔ),對入口匝道控制和可變限速控制對快速路交通流的影響進(jìn)行了研究,建立了各自影響下的改進(jìn)的快速路MetaNet模型,進(jìn)而從主線的角度出發(fā),建立了能實現(xiàn)入口匝道控制與可變限速協(xié)同控制之間相互反饋的交通流模型。在改進(jìn)MetaNet模型基礎(chǔ)上,本文從交通效益及環(huán)境效益兩個方面出發(fā),建立基于改進(jìn)的MetaNet模型的交通效益及環(huán)境效益模型,如對路網(wǎng)行程時間進(jìn)行補充,建立了交通效益模型,并引入CMEM模型,將改進(jìn)的MetaNet模型和CMEM模型進(jìn)行融合,以此作為后續(xù)優(yōu)化控制的目標(biāo)函數(shù),這也是基于MPC的入口匝道-可變限速協(xié)同控制策略的基礎(chǔ)。本文討論了MPC控制的相關(guān)問題,如控制參數(shù)、計算流程、優(yōu)化算法等。針對改進(jìn)的MetaNet模型和目標(biāo)函數(shù)的特點,本文提出了基于粒子群算法的分層序列法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解,給出了算法流程,并為后續(xù)研究進(jìn)行了算法層次劃分、寬容度值的確定等工作。結(jié)合實測路段數(shù)據(jù)進(jìn)行了整個控制策略的檢驗與討論,本文將改進(jìn)的MetaNet模型與經(jīng)典的GreenSheilds模型進(jìn)行比較,由比較結(jié)果看出,本文建立的改進(jìn)的MetaNet模型能夠較準(zhǔn)確的描述交通流。同時,引入了獨立的入口匝道控制和可變限速控制,與協(xié)同控制及實際情況比較結(jié)果表明所建立的控制策略效果良好。此外,本文還針對模型中的一些初始模型參數(shù)進(jìn)行了敏感度分析,并在此基礎(chǔ)上給出了快速路控制對策,供技術(shù)人員在實際操作時參考。
【關(guān)鍵詞】：快速路協(xié)同控制 MetaNet模型 MPC控制 多目標(biāo)優(yōu)化 交通效益 環(huán)境效益
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U491.54
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究背景及研究意義10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)評述14-15
• 1.3 研究內(nèi)容15-16
• 1.4 技術(shù)路線16-17
• 第2章 修正的快速路路段宏觀交通流模型17-30
• 2.1 快速路交通流模型17-18
• 2.2 MetaNet模型基本思想18-20
• 2.2.1 MetaNet模型基本示意圖18-19
• 2.2.2 MetaNet模型時空變化特征19-20
• 2.3 MetaNet路段模型及改進(jìn)20-25
• 2.3.1 車輛守恒方程20-21
• 2.3.2 流量密度方程21
• 2.3.3 動態(tài)速度密度方程21-24
• 2.3.4 穩(wěn)態(tài)速度密度方程24-25
• 2.4 MetaNet起點排隊模型及改進(jìn)25-29
• 2.4.1 匝道排隊模型25-26
• 2.4.2 匝道匯入主線模型26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 快速路協(xié)同控制的改進(jìn)MetaNet模型30-38
• 3.1 快速路入口匝道控制對主線的影響30-31
• 3.2 快速路可變限速控制對主線的影響31-35
• 3.2.1 可變限速對穩(wěn)態(tài)速度的影響31-33
• 3.2.2 可變限速對速度-密度敏感系數(shù)的影響33-34
• 3.2.3 可變限速對路段通行能力的影響34-35
• 3.3 入口匝道控制與可變限速控制之間的相互作用35-37
• 3.3.1 入口匝道控制對可變限速值的影響36-37
• 3.3.2 可變限速控制對入口匝道排隊的影響37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 基于改進(jìn)Meta Net模型的交通及環(huán)境效益模型38-47
• 4.1 交通效益模型38-39
• 4.1.1 TTS基本形式38
• 4.1.2 考慮入口匝道與可變限速控制的交通效益模型38-39
• 4.2 環(huán)境效益模型39-46
• 4.2.1 車輛排放模型40
• 4.2.2 CMEM模型簡介40-41
• 4.2.3 CMEM模型的數(shù)據(jù)分析41-44
• 4.2.4 CMEM模型的計算模塊分析44-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 第5章 快速路入口匝道與可變限速協(xié)同控制策略47-54
• 5.1 MPC控制策略47-49
• 5.2 MPC控制命題的構(gòu)建49-50
• 5.3 基于粒子群算法的寬容分層序列法50-53
• 5.3.1 粒子群算法與寬容分層序列法51-52
• 5.3.2 基于粒子群算法的寬容分層序列法52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第6章 實驗結(jié)果及分析54-80
• 6.1 實驗路線簡介54-55
• 6.2 數(shù)據(jù)來源及匯總55-63
• 6.2.1 仿真實驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)55-59
• 6.2.2 模型參數(shù)選取59-63
• 6.3 實驗結(jié)果分析與討論63-79
• 6.3.1 改進(jìn)的MetaNet模型預(yù)測效果分析63-64
• 6.3.2 考慮不同控制策略的實驗結(jié)果對比分析64-72
• 6.3.3 實驗初始參數(shù)敏感度分析72-78
• 6.3.4 快速路交通控制對策分析78-79
• 6.4 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 附錄1 實驗所需數(shù)據(jù)87-90
• 附錄2 龍崗收費站匝道匯入交通流量調(diào)查數(shù)據(jù)90-92
• 附錄3 流量擬合公式92-93
• 附錄4 CMEM模型參數(shù)值93-95
• 致謝95

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1022261