高速公路不僅是聯(lián)系不同城市之間的重要紐帶,同時也是城市內(nèi)跨區(qū)域交通的重要載體之一。然而現(xiàn)階段我國高速公路道路建設(shè)和交通管理水平提升步伐明顯低于機(jī)動車的增長速度,導(dǎo)致高速公路交通擁堵問題日益凸顯�？勺兿匏倏刂颇軌蚍磻�(yīng)出高速公路系統(tǒng)的動態(tài)特征,在控制和改善高速公路擁堵方面取得了一定效果。但是目前研究仍存在精度不足、控制目標(biāo)單一和控制效果不理想等不足。本文選取高速公路擁堵路段為研究對象,提出了一種基于可變限速的高速公路擁堵路段控制算法。本文在現(xiàn)有METANET交通流模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合可變限速控制作用原理分析對可變限速控制下的高速公路擁堵路段臨界密度進(jìn)行了探討。對現(xiàn)有模型中起始路段交通量、速度密度敏感度表征量和匝道匯入模型進(jìn)行了改進(jìn)。之后采用最小二乘法標(biāo)定了模型參數(shù)并進(jìn)行了預(yù)測效果分析。實(shí)現(xiàn)了對可變限速控制條件下的高速公路交通流運(yùn)行狀態(tài)變化更為合理和準(zhǔn)確的描述,增加了交通短時預(yù)測工作的精確性�；诟倪M(jìn)的METANET交通流模型預(yù)測的交通流狀態(tài)參數(shù),可變限速控制系統(tǒng)將通過對控制目標(biāo)優(yōu)化求解來制定限速值。本文結(jié)合高速公路“高速、高運(yùn)輸量和高服務(wù)水平”優(yōu)勢,從交通效益和環(huán)境效益兩個角度出發(fā),選取瓶頸區(qū)域總通行交通量、路網(wǎng)總行程時間和車輛尾氣排放量三項(xiàng)指標(biāo)作為控制目標(biāo),構(gòu)建了可變限速多目標(biāo)優(yōu)化模型。此外將車輛尾氣排放量指標(biāo)與METANET交通流模型進(jìn)行了匹配,實(shí)現(xiàn)了基于METANET交通流模型參數(shù)的車輛尾氣排放定量計算。隨后本文選用遺傳算法對模型進(jìn)行求解,將限速值作為決策變量,采用線性歸一法對適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行歸一化處理,之后建立判斷矩陣,通過方根法對權(quán)重系數(shù)進(jìn)行計算。將多目標(biāo)優(yōu)化求解轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化求解。在此基礎(chǔ)上提供了模型的求解方法。最后本文選取重慶市巴南區(qū)G75蘭海高速左幅主線南環(huán)立交至吉慶隧道段進(jìn)行了仿真。利用Python軟件對VISSIM仿真軟件進(jìn)行二次開發(fā)以實(shí)現(xiàn)在仿真運(yùn)行過程中限速值的動態(tài)更改。仿真結(jié)果表明:相比靜態(tài)限速控制,本文所建立的基于可變限速的高速公路擁堵路段控制算法能夠提升擁堵路段的通行效率,降低車輛運(yùn)行時間并減少車輛尾氣排放量。本文的研究成果可以為高速公路擁堵路段可變限速控制限速值的制定提供參考,對提升高速公路擁堵路段的交通效益和環(huán)境效益具有一定現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U491.265
【部分圖文】：

第一章 緒論交通狀態(tài)描述模型速控制從交通狀態(tài)描述模型的建模思路不同衍生出兩類算法，分別制算法和自適應(yīng)控制算法[3]。 動態(tài)反饋控制算法變限速動態(tài)反饋控制算法本質(zhì)上是源于交通流擬合的精確控制算法基礎(chǔ)是通過對交通流模型的推導(dǎo)、優(yōu)化和融合來獲取可變限速控制速值。相比開環(huán)控制，在其控制系統(tǒng)內(nèi)部存在一條連接輸出和輸入的基本控制流程如圖 1-2 所示�？勺兿匏倏刂扑惴ǖ妮敵鼋Y(jié)果（最優(yōu)過測量傳動元件反饋到輸入端，與輸入信號（交通需求、交通環(huán)境和同組成當(dāng)前高速公路系統(tǒng)作為下一階段控制器的輸入[4]。動態(tài)反饋控是使反饋的重要作用得到充分發(fā)揮，對系統(tǒng)中的不確定因素和擾動有效的校正行為，能夠顯著減小誤差以達(dá)到預(yù)期的速度控制效果，提精確性和穩(wěn)定性。

重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文程度的下降，大型車由于車身尺寸和動力性能上坡速度較慢，容易引起后而造成車輛排隊(duì)和延誤現(xiàn)象[35]。隧道受地形條件和結(jié)構(gòu)的限制，空間呈現(xiàn)出封閉結(jié)構(gòu)。隧道墻壁給駕駛員感，使得隧道中行駛車輛向道路內(nèi)部發(fā)生偏移，導(dǎo)致隧道通行能力的降低墻效應(yīng)”。此外車輛在出入隧道時，由于光線條件的改變導(dǎo)致駕駛員會出現(xiàn)。正常條件下隧道內(nèi)行駛的車輛不能換道，容易產(chǎn)生混合車流。由于混合同類型車輛的車身尺寸和動力性能差異較大，容易造成車輛排隊(duì)和延誤

第二章 高速公路擁堵及可變限速控制方法分析iP ——中型大型車（i）交通量占總交通量的百分比；iE ——中型大型車（i）車輛折算系數(shù)；Nf——六車道及其以上高速公路的車道修正系數(shù)，取 0.98～0.99；pf ——駕駛者總體特征修正系數(shù)，通常在 0.96～1.00 之間。.2 匝道交織區(qū)高速公路出口匝道和入口匝道一般與主線最外側(cè)車道相連，匝道交織區(qū)線導(dǎo)致車輛在內(nèi)外側(cè)車道之間的換道行為比較頻繁。頻繁的換道行為對和原車道車輛正常運(yùn)行均會產(chǎn)生比較大的干擾，導(dǎo)致匝道交織區(qū)域通行低。

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本文編號：2819471