【摘要】：針對高速公路主線瓶頸區(qū)域交通擁擠嚴(yán)重、道路通行效率下降以及延誤增加等問題,提出協(xié)調(diào)控制模型.分析高速公路主線瓶頸區(qū)域交通運(yùn)行和交通擁擠特點(diǎn),根據(jù)瓶頸區(qū)域上游主線路段和匝道的車輛排隊(duì)長度參數(shù)構(gòu)建擁擠程度指標(biāo).考慮瓶頸區(qū)域上游匝道和主線車輛通行權(quán)分配問題,構(gòu)建以提高道路總體通行交通量和平均行程速度為最優(yōu)控制目標(biāo)的高速公路主線瓶頸區(qū)域的協(xié)調(diào)控制模型.采用3種控制方案對比分析的方法對協(xié)調(diào)控制模型的有效性進(jìn)行驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:所提出的協(xié)調(diào)控制模型能夠有效提升道路的最大通行交通量;相對于無控制和主線控制方案,最大通行交通量分別提升5.04%和4.09%.
【圖文】：

ｖｍ，ｉρｍ，ｉ（［ｋ）］＝ｍｉｎｖｆ，ｍｅｘｐ－１αｍρｍ，ｉ（ｋ）ρｃ，（）ｍα［］ｍ，ｖｖｓｌ，ｍ（ｋ｛｝）．（５）式中：ｖｖｓｌ，ｍ（ｋ）為在第ｋ個時間間隔內(nèi)基本路段ｍ的可變限速值．根據(jù)式（１）～（３）、（５）實(shí)現(xiàn)對可變限速條件下高速公路基本路段交通運(yùn)行情況描述．２．２對瓶頸區(qū)域交通運(yùn)行情況的描述高速公路主線瓶頸區(qū)域定義為主線瓶頸路段及上游輻射路段共同構(gòu)成的區(qū)域，如圖１所示．圖１中路段ｍ＋１和路段ｍ＋２構(gòu)成瓶頸區(qū)域．其中，路段ｍ＋１為輻射路段，路段ｍ＋２為瓶頸路段．ｑｏｕｔ，ｍ為流出主線路段ｍ的交通流量，ｑｒｍ為匝道ｒｍ的交通流量，ｑｉｎ，ｍ＋１為流入主線ｍ＋１的交通流量，ｑｉｎ，ｍ＋２為流入路段ｍ＋２的交通流量，ｑｃ，ｍ＋２為路段ｍ＋２的通行能力．結(jié)合圖１對瓶頸區(qū)域交通運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行分析．圖１高速公路主線瓶頸區(qū)域Ｆｉｇ．１Ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｚｏｎｅｏｎｆｒｅｅｗａｙｍａｉｎｌｉｎｅ當(dāng)交通流量ｑｉｎ，ｍ＋１＜ｑｃ，ｍ＋２時，瓶頸區(qū)域尚未被激活，瓶頸區(qū)域內(nèi)交通處于自由流狀態(tài)，此時ｑｉｎ，ｍ＋１≈ｑｉｎ，ｍ＋２．當(dāng)交通流量ｑｉｎ，ｍ＋１≈ｑｃ，ｍ＋２時，瓶頸區(qū)域交通處于飽和狀態(tài)，此時ｑｉｎ，ｍ＋２≈ｑｃ，ｍ＋２．當(dāng)交通流量ｑｉｎ，ｍ＋１＞ｑｃ，ｍ＋２時，輻射路段ｍ＋１產(chǎn)生排隊(duì)現(xiàn)象，且排隊(duì)現(xiàn)象隨著ｑｉｎ，ｍ＋１的不斷增加而越發(fā)嚴(yán)重，此時，ｑｉｎ，ｍ＋２＜

，，Ｎｍ＋１（ｋ）·ｖ２ｍ＋１，Ｎｍ＋１（ｋ）·λｍ＋１－λｍ＋（）２Ｌｍ＋１λｍ＋１ρｃ，ｍ＋１．（７）式中：鐖為模型參數(shù)，λｍ＋１－λｍ＋２為車道減少數(shù)量，ρｃ，ｍ＋１為路段ｍ＋１的通行能力．３協(xié)調(diào)控制策略及優(yōu)化控制模型３．１協(xié)調(diào)控制策略為了緩解高速公路瓶頸區(qū)域交通擁擠現(xiàn)象，采用主線可變限速和入口匝道協(xié)調(diào)控制方法，根據(jù)瓶頸區(qū)域上游主線路段和入口匝道的排隊(duì)情況，對兩者的通行權(quán)進(jìn)行合理分配．圖２瓶頸區(qū)域的上游區(qū)域Ｆｉｇ．２Ｕｐｓｔｒｅａｍｓｅｃｔｉｏｎｏｆｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｚｏｎｅ將瓶頸區(qū)域上游區(qū)域劃分為４部分，分別為區(qū)域１、區(qū)域２、區(qū)域３及區(qū)域４．其中，區(qū)域４為主線與匝道合流區(qū)，區(qū)域３為可變限速控制區(qū)，區(qū)域２為可變限速控制輔助區(qū)，區(qū)域１為限速控制時瓶頸區(qū)域上游主線車輛排隊(duì)產(chǎn)生區(qū)域．當(dāng)僅設(shè)置限速區(qū)域３，且限速區(qū)域３的限速值與區(qū)域１的交通速度相差較大時，區(qū)域１內(nèi)車輛到達(dá)限速區(qū)域３將產(chǎn)生緊急制動，引起交通擾動．因此，必須設(shè)置輔助區(qū)域２以提升區(qū)域１內(nèi)車輛對區(qū)域３限速值的適應(yīng)性，確�？勺兿匏倏刂频挠行�(shí)施．通常區(qū)域２的動態(tài)限速值為區(qū)域３限速值與區(qū)域１入口處交通速度的平均值．解決高速公路主線瓶頸區(qū)域交通擁擠問題的關(guān)鍵在于有效控制瓶頸區(qū)域上游的釋放交通流量，確保交通流量ｑｉｎ，ｍ＋１（ｋ）≤ｑｃ，ｍ＋２．結(jié)合圖２，匯入瓶頸區(qū)域交通流量由上游主線路段ｍ和入口匝道ｒｍ流出流量２部分組成：ｑｉｎ，ｍ＋１
【作者單位】： 吉林大學(xué)汽車動態(tài)模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;吉林大學(xué)交通學(xué)院;吉林大學(xué)吉林省道路交通重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51308248) 山東省省管企業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(20122150251-5)
【分類號】：U491

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 楊慶芳;馬明輝;梁士棟;李志林;;高速公路瓶頸區(qū)域可變限速階梯控制方法[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2015年02期

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1 張梟雄;高速公路入口匝道控制算法的仿真評價與優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 余凱;不利條件下高速公路動態(tài)限速方法研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

2 朱炯;高速公路入口匝道與路段可變限速控制方法研究及實(shí)現(xiàn)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

3 梁士棟;城市區(qū)域交通狀態(tài)判別方法研究[D];吉林大學(xué);2014年

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳峰;賈元華;李健;郝琪;;結(jié)合部區(qū)域入口匝道協(xié)調(diào)控制模型[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期

2 賀正冰;關(guān)偉;;考慮信號交叉口影響的分散路徑誘導(dǎo)策略[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年10期

3 龐明寶;楊敏;張莎莎;;高速公路協(xié)調(diào)控制信號施加策略[J];公路交通科技;2014年01期

4 池榮虎;楊秀芹;李建營;劉祥鵬;;快速路入口匝道模糊自整定PI控制方法[J];控制工程;2013年05期

5 梁新榮;劉艷艷;滿國永;徐建閩;;基于小腦模型關(guān)節(jié)控制器與PID復(fù)合的高速公路交通流密度控制[J];控制理論與應(yīng)用;2013年10期

6 吳彪;許洪國;戴彤焱;徐慧智;;高速公路施工區(qū)提前警告區(qū)域限速方案風(fēng)險(xiǎn)評價[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年11期

7 陳濤;孫林;李曉旭;魏朗;;關(guān)于車輛行駛速度影響因素的綜述[J];長沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

8 池榮虎;侯忠生;金尚泰;王鄲維;秦浩華;;快速路交通密度的自抗擾控制器設(shè)計(jì)及不同擾動情況下的性能評價(英文)[J];控制理論與應(yīng)用;2014年04期

9 Yihu Wu;Dan Yu;Wei Yu;Tao Qin;Yifen Li;;Double-layer ramp-metering model for incident congestion on expressway[J];Journal of Traffic and Transportation Engineering(English Edition);2014年02期

10 李志斌;王煒;李曉偉;王昊;;高速公路車輛排隊(duì)尾部交通事故時空分布特征[J];交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào);2014年04期

相關(guān)會議論文 前2條

1 CHI Rong-hu;LI Jian-ying;LIU Xiang-peng;;A New PI Controller for Freeway Ramp Metering Based on Fuzzy Logic[A];第25屆中國控制與決策會議論文集[C];2013年

2 段薈;劉攀;李志斌;查禮騰;;高速公路孤立匯流區(qū)可變限速策略效果評價[A];第八屆中國智能交通年會優(yōu)秀論文集——智能交通與安全[C];2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 李健;結(jié)合部路網(wǎng)匝道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解與協(xié)同控制方法研究[D];北京交通大學(xué);2012年

2 孟夢;組合出行模式下城市交通流分配模型與算法[D];北京交通大學(xué);2013年

3 劉慶法;路網(wǎng)環(huán)境下高速公路網(wǎng)容量提升及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];長安大學(xué);2014年

4 張文義;日變交通路徑調(diào)整模型與算法研究[D];北京交通大學(xué);2014年

5 王世明;快速路匝道連接段交通信號協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2014年

6 姚向明;城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)動態(tài)客流分布及協(xié)同流入控制理論與方法[D];北京交通大學(xué);2015年

7 敖谷昌;城市快速路交通狀態(tài)特性及關(guān)聯(lián)分析方法研究[D];北京交通大學(xué);2014年

8 楊艷妮;減排目標(biāo)下分時段交通管理措施優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];清華大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 葉永剛;高速公路入口匝道神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

2 何玉婉;基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速公路入口匝道預(yù)測控制仿真研究[D];西南交通大學(xué);2008年

3 宋成舉;高速公路出入口匝道行車安全性分析和評價研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 林磊;基于元胞自動機(jī)的城市快速路交通流建模與仿真[D];北京交通大學(xué);2010年

5 熊慧;高速公路交通控制與交通誘導(dǎo)技術(shù)的研究[D];西南交通大學(xué);2010年

6 路堯;高速公路入口匝道控制研究[D];西南交通大學(xué);2009年

7 謝陳峰;高速公路交通事故條件下通行能力及改善措施研究[D];長安大學(xué);2010年

8 常振文;路網(wǎng)環(huán)境下高速公路交通事故緊急交通組織研究[D];長安大學(xué);2010年

9 王彥虎;基于混沌的高速公路匝道控制研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2012年

10 薄霧;城市快速路匝道交通特性分析與優(yōu)化控制研究[D];西南交通大學(xué);2013年

【二級參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張心哲;關(guān)偉;;城市快速路路段交通流狀態(tài)評估方法[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2009年06期

2 高建平,孔令旗,郭忠印,吳志輝;高速公路運(yùn)行車速研究[J];重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào);2004年04期

3 齊博;;高速公路交通事故快速處理對策研究[J];城市道橋與防洪;2011年06期

4 郭繼孚,全永q

本文編號：2541896