【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,持續(xù)增長(zhǎng)的小汽車私人擁有量,使得高速公路交通需求不斷提高,進(jìn)而對(duì)高速公路的管理水平提出了更高的要求。高速公路入口匝道協(xié)調(diào)控制,為高速公路擁擠提供了緩解措施�？紤]到現(xiàn)有的基于流量預(yù)測(cè)的控制方案所存在的缺陷,以及在匝道控制方案實(shí)施過(guò)程中缺少路網(wǎng)異常狀態(tài)監(jiān)控方案的問(wèn)題,提出了基于交通狀態(tài)判斷的多匝道協(xié)調(diào)控制方案。本文主要做了以下工作:(1)在匝道協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)準(zhǔn)備研究中,本文提出了基于支持向量機(jī)回歸的短時(shí)交通流預(yù)測(cè)方案,并加以實(shí)現(xiàn)。預(yù)測(cè)分為兩個(gè)部分,短時(shí)交通流流量預(yù)測(cè)為控制方案提供預(yù)測(cè)流量數(shù)據(jù);短時(shí)交通流速度預(yù)測(cè)用以結(jié)合流量預(yù)測(cè)判斷主線交通流的擁堵?tīng)顩r。基于山區(qū)高速大車影響較大的背景,采用仿真、灰色關(guān)聯(lián)度理論等方法分析了大車比例對(duì)于平均速度的影響程度,并在短時(shí)交通流速度預(yù)測(cè)中,提出了考慮大車因素的預(yù)測(cè)方案,并通過(guò)最佳輸入時(shí)間序列分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型對(duì)比分析,得到最優(yōu)預(yù)測(cè)模型方案。最優(yōu)方案預(yù)測(cè)結(jié)果如下,短時(shí)交通流速度預(yù)測(cè)均方誤差為0.02419,決定系數(shù)為0.58;短時(shí)交通流流量預(yù)測(cè)方案,均方誤差為0.038384,決定系數(shù)為0.71954。(2)針對(duì)目前控制方案實(shí)施中缺少路網(wǎng)異常事件監(jiān)控方案,不能保證控制實(shí)施過(guò)程中無(wú)異常事件影響而導(dǎo)致方案效果不佳的問(wèn)題,提出了基于支持向量機(jī)分類的異常事件檢測(cè)模型。通過(guò)對(duì)車輛拋錨事件的仿真采集相關(guān)參數(shù),并設(shè)計(jì)了檢測(cè)方案,單側(cè)輸入檢測(cè)率為91%、誤報(bào)警率為4.5%、平均檢測(cè)時(shí)間為114s;雙側(cè)輸入檢測(cè)率為93%、誤報(bào)警率為3.5%、平均檢測(cè)時(shí)間為102s,足以顯示本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)方案具有較好的綜合效果,雙側(cè)輸入方案稍優(yōu)于單側(cè)輸入,單側(cè)輸入也可達(dá)到檢測(cè)效果。(3)最后應(yīng)用VISSIM仿真軟件,以昆玉高速為仿真背景,建立仿真模型,并對(duì)無(wú)控制、改進(jìn)的ALINEA控制、交通狀態(tài)判斷單匝道控制、多匝道協(xié)調(diào)控制四種方案進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示,本文提出的基于交通狀態(tài)判斷的單匝道控制方案優(yōu)于改進(jìn)的ALINEA控制算法,可緩解瓶頸區(qū)域擁擠狀態(tài)產(chǎn)生,超調(diào)量小。協(xié)調(diào)控制方案較之單點(diǎn)控制效果更為明顯,可平穩(wěn)瓶頸區(qū)域的密度參數(shù),路網(wǎng)整體狀態(tài)達(dá)到期望密度附近。本文建立的基于交通狀態(tài)判斷的協(xié)調(diào)控制方案,在保證路網(wǎng)無(wú)事故發(fā)生的情況下進(jìn)行控制,路網(wǎng)通過(guò)量得到優(yōu)化,防止了入口匝道排隊(duì)的溢出,適合常發(fā)性擁擠的預(yù)防以及緩解瓶頸區(qū)域的不良交通狀態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U491
【圖文】：

來(lái)達(dá)到預(yù)防擁擠的目的；用于消除擁擠的入口匝道控制是在偶發(fā)性擁擠產(chǎn)生時(shí)，疏導(dǎo)交通擁擠情況的控制。按照調(diào)節(jié)率是否實(shí)時(shí)響應(yīng)交通狀態(tài)分：入口匝道控制分為定時(shí)調(diào)節(jié)與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。匝道控制分類如圖1-2所示。綜合以上分析，本文選取入口匝道控制方案進(jìn)行常發(fā)性擁擠的預(yù)防。圖 1-2 匝道控制分類1.1.2 入口匝道控制原理入口匝道的控制對(duì)象為高速公路主線交通流，通過(guò)對(duì)上游需求以及下游容量進(jìn)行分析，尋找最優(yōu)入口匝道流入量，使主線交通流不超過(guò)路網(wǎng)容量，在較大需求下仍然保持主線平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)，大于需求與容量差額以外的車輛，將會(huì)在匝道上形成排隊(duì)。對(duì)于車輛駕駛者來(lái)說(shuō)，可以選擇在入口匝道處等待，也可以選擇使用其他路線代替高速公路。該方法將高速公路主線上因車輛間相互干擾所產(chǎn)生的延誤

需配合一些控制設(shè)備，包括入口匝道處的信號(hào)控制燈、駕駛員信息系統(tǒng)（包含可變信息標(biāo)志牌等）、可變限速標(biāo)志以及控制設(shè)備。在控制設(shè)備中有預(yù)先設(shè)定好的算法，以便對(duì)匝道口信號(hào)燈進(jìn)行控制。檢測(cè)器的布設(shè)方案、控制原理圖如圖1-3所示：圖 1-3 高速公路控制原理圖單匝道控制的研究已相對(duì)成熟，但該方法缺乏系統(tǒng)整體性與公平性，只針對(duì)單個(gè)匝道下游主線交通流進(jìn)行控制，因此，多匝道協(xié)調(diào)控制的研究，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益有著重要的作用。根據(jù)匝道控制研究表明，多匝道協(xié)調(diào)控制是提高高速公路通行能力最有效的方式，對(duì)于高速公路擁堵的預(yù)防有著很好的效果�；诖耍瑸轭A(yù)防常發(fā)性擁擠的產(chǎn)生，本文對(duì)多匝道協(xié)調(diào)控制進(jìn)行研究。1.1.3 匝道控制意義匝道控制可以緩解或避免交通擁堵的發(fā)生，在高速公路控制中占有主導(dǎo)地位。對(duì)于出口匝道控制來(lái)說(shuō)，其作用主要是對(duì)事故路段車輛或者異常狀態(tài)發(fā)生段上游出口匝道的誘導(dǎo)

制技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，由單點(diǎn)控制發(fā)展到多匝道協(xié)調(diào)控制。我國(guó)對(duì)匝道控制的研究起步較晚，主要是對(duì)國(guó)外研究成果進(jìn)行改進(jìn)，也有部分學(xué)者提出自己的觀點(diǎn)。本文按照控制的匝道數(shù)目進(jìn)行分類，匝道控制體系如圖1-4所示：圖 1-4 匝道控制體系經(jīng)過(guò)匝道控制相關(guān)資料的整理，本文將應(yīng)用較多的入口匝道控制方案進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納。以下部分，本文對(duì)經(jīng)典的入口匝道控制理論及其原理進(jìn)行介紹。1.2.1 單匝道控制單匝道控制的調(diào)節(jié)率根據(jù)控制匝道上下游流量、速度、占有率以及匝道上的排隊(duì)長(zhǎng)度等局部交通狀態(tài)而決定。根據(jù)是否具有反饋機(jī)制，可以分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制，其中閉環(huán)控制具備反饋特征。（1）開(kāi)環(huán)控制

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本文編號(hào)：2767015