城市快速路交織區(qū)匝道控制優(yōu)化研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城市居民的經(jīng)濟(jì)、文化活動日益頻繁，機(jī)動車數(shù)量急劇增加，城市交通需求迅猛增長。然而，城市道路建設(shè)速度遠(yuǎn)不及機(jī)動車增長速度，交通管理水平滯后于交通需求的增長，城市交通擁堵成為日益顯著的社會問題之一。
　　 在城市快速路匝道交織區(qū)域，由于存在頻繁的車輛換道行為，且分流區(qū)域與合流區(qū)域距離過近，在交通高峰時段經(jīng)常成為交通瓶頸易激發(fā)的敏感地帶。交織行為對交織區(qū)通行能力有很大影響，并在交通擁堵時引起

2、嚴(yán)重的通行能力下降現(xiàn)象。匝道控制是最常見的主動交通需求管理策略之一，能有效緩解交通瓶頸嚴(yán)重程度。然而，以往對于通行能力的評估研究中，模型參數(shù)很難直接用于交通管理策略設(shè)計及優(yōu)化中，而且現(xiàn)有的匝道控制尚無考慮交織行為對通行能力影響的控制策略。
　　 因此，本研究首先利用實(shí)地采集的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)交通微觀仿真模型，以重現(xiàn)加拿大埃德蒙頓市Whitemud快速路一段雙邊交織區(qū)域的交通狀態(tài)。然后，系統(tǒng)地對影響交織區(qū)域通行能力的潛在因素進(jìn)行敏感度分析

3、。應(yīng)用交通流基本圖以估計交織區(qū)域擁堵情況下通行能力下降。分析證明了交織區(qū)通行能力對所分析因素均敏感，從而研究進(jìn)一步根據(jù)仿真數(shù)據(jù)擬合了非線性回歸模型，以實(shí)現(xiàn)動態(tài)估計交織區(qū)域通行能力，并應(yīng)用于動態(tài)控制優(yōu)化實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的交通運(yùn)營管理。
　　 本研究結(jié)合交織區(qū)通行能力動態(tài)估計模型，提出了匝道控制優(yōu)化算法。匝道控制算法采用模型預(yù)測控制方法，預(yù)測層中，應(yīng)用元胞傳輸模型計算節(jié)段邊界流量，改進(jìn)METANET宏觀交通流模型，并采用通行能力估計模型

4、以動態(tài)估計通行能力。優(yōu)化控制的目標(biāo)函數(shù)為最小化路網(wǎng)總時間消耗并且最大化車輛總行駛里程，控制算法使用序列二次規(guī)劃求解最優(yōu)匝道控制率。
　　 最后，研究仿真對比了四種場景的交通狀況:無控制場景、ALINEA控制場景、采用固定通行能力的匝道控制優(yōu)化算法及本文提出的采用動態(tài)通行能力的匝道控制優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明，對于有多交通瓶頸的道路，動態(tài)協(xié)調(diào)匝道控制較單點(diǎn)動態(tài)控制優(yōu)勢較明顯;匝道優(yōu)化控制算法中結(jié)合通行能力的下降，可有效避免交通瓶頸的