基于可變限速的高速公路擁堵路段控制算法研究.pdf

1、高速公路不僅是聯(lián)系不同城市之間的重要紐帶，同時(shí)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(guó)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(dòng)車(chē)的增長(zhǎng)速度，導(dǎo)致高速公路交通擁堵問(wèn)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(dòng)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(duì)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。

2、>　　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(duì)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(duì)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(cè)效果分析。實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)預(yù)測(cè)工作的精確性?；诟倪M(jìn)的METANET交通流模型預(yù)測(cè)的交通流狀態(tài)參數(shù)，可變限速控制系統(tǒng)

3、將通過(guò)對(duì)控制目標(biāo)優(yōu)化求解來(lái)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(shì)，從交通效益和環(huán)境效益兩個(gè)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(shí)間和車(chē)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(chē)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(chē)輛尾氣排放定量計(jì)算。隨后本文選用遺傳算法對(duì)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(duì)適應(yīng)度函數(shù)

4、進(jìn)行歸一化處理，之后建立判斷矩陣，通過(guò)方根法對(duì)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行計(jì)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(duì)VISSIM仿真軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)以實(shí)現(xiàn)在仿真運(yùn)行過(guò)程中限速值的動(dòng)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(chē)輛運(yùn)行時(shí)間并減少車(chē)