高速公路重載貨車移動(dòng)瓶頸理論研究.pdf

1、近年來(lái)，在我國(guó)某些高速公路路段（特別是長(zhǎng)三角、珠三角、京津塘等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、交通繁忙區(qū)域的高速公路）由于重載貨車運(yùn)行速度低且相互超車換道，導(dǎo)致大量的交通移動(dòng)瓶頸發(fā)生，造成交通流量未達(dá)到設(shè)計(jì)通行能力卻擁擠不堪。
　　本文的研究目標(biāo)是探求高速公路移動(dòng)瓶頸現(xiàn)象的特征和機(jī)理，以揭示移動(dòng)瓶頸發(fā)生時(shí)各個(gè)交通參數(shù)的變化，為降低移動(dòng)瓶頸的影響、改善交通運(yùn)行質(zhì)量提供理論依據(jù)。主要工作如下。
　　分析了移動(dòng)瓶頸和固定瓶頸的異同、移動(dòng)瓶頸的主要影響因

2、素，剖析了移動(dòng)瓶頸的形成機(jī)理?；谝苿?dòng)瓶頸影響效應(yīng)模型，利用軟件進(jìn)行重載貨車移動(dòng)瓶頸影響效應(yīng)仿真試驗(yàn)。試驗(yàn)揭示了重載貨車不同混入比例的狀況下，對(duì)全體車輛、小汽車、重載貨車的平均速度、平均延誤以及整個(gè)流量的影響。
　　在Newell模型的基礎(chǔ)上，提出了考慮多輛前車間速度差影響的多速度差移動(dòng)瓶頸模型，給出了正常行駛區(qū)域和移動(dòng)瓶頸行駛區(qū)域的優(yōu)化速度函數(shù)。同時(shí)，優(yōu)化了Nagatani換道模型，提出更加符合實(shí)際交通狀況的換道模型。利用元胞自

3、動(dòng)機(jī)和VISSIM分別模擬仿真本文提出的多速度差移動(dòng)瓶頸模型，繪制和分析時(shí)空斑圖、交通參數(shù)變化曲線圖，研究移動(dòng)瓶頸發(fā)生時(shí)交通流各參數(shù)的變化情況，給出判斷移動(dòng)瓶頸發(fā)生的條件。
　　基于美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校FSP(The Freeway Service Patrol Project)中部分高速公路路段檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了用調(diào)整后的累計(jì)流量曲線判斷移動(dòng)瓶頸的可行性。提出了基于調(diào)整后的累計(jì)流量曲線和時(shí)間占有率曲線判別移動(dòng)瓶頸的方法

4、。同時(shí)，給出了計(jì)算背景交通量和背景時(shí)間占有率的新的算法。
　　依據(jù)固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)和交通流特性，選取速度、時(shí)間占有率、流量、流量差與速度差之積等四個(gè)參數(shù)為交通狀態(tài)的特征向量，構(gòu)建批處理增量學(xué)習(xí)的Lagrange支持向量機(jī)的移動(dòng)瓶頸發(fā)生判別算法。試驗(yàn)表明，相對(duì)于加利福尼亞算法、McMaster算法、模糊數(shù)學(xué)算法等經(jīng)典判別算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、支持向量機(jī)算法等人工智能算法，批處理增量學(xué)習(xí)的Lagrange支持向量機(jī)模型對(duì)移動(dòng)瓶頸

5、判斷的有效性和可移植性等效果均有明顯提高。
　　依據(jù)固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)和交通流特性，選取移動(dòng)瓶頸地點(diǎn)上游檢測(cè)器的速度差、相鄰兩時(shí)段的占有率差、占有率與速度比值、下游檢測(cè)器的占有率實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之比、下游檢測(cè)器的占有率和流量實(shí)測(cè)值乘積與占有率和流量預(yù)測(cè)值乘積之比等五個(gè)參數(shù)共同組成一個(gè)五維的交通狀態(tài)特征向量，構(gòu)建批處理增量學(xué)習(xí)的Lagrange支持向量機(jī)的移動(dòng)瓶頸產(chǎn)生、持續(xù)和消散全過(guò)程判別模型。試驗(yàn)表明，相對(duì)于McMaster算