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原文传递高速公路施工区可变限速控制方法研究

论文题名：	高速公路施工区可变限速控制方法研究
关键词：	高速公路;施工区;动态交通流;可变限速控制;元胞传输模型
摘要：	随着高速公路通车里程不断增加以及交通量快速增长，高速公路施工区日益增多，严重影响高速公路安全、高效通行。目前，我国高速公路施工区主要采用固定限速方式进行交通管理与控制，由于该方式不能根据施工形式、道路交通状况等因素的变化而进行动态调整，必将会影响高速公路的交通安全与通行效率。可变限速控制(Variable SpeedLimit，VSL)通过实时地调整限速值，对高速公路交通流进行人工干预，从而实现提高通行效率和减少事故风险的目的。　　在分析现有研究的基础上，考虑施工对高速公路交通流产生的影响，选择合适的动态交通流模型；充分考虑施工区通行能力下降的特点，对高速公路施工区的动态交通流模型、可变限速控制模型进行改进研究；利用VISSIM交通仿真软件，通过其COM接口进行数据传递，在Visual Studio环境中采用VB语言实现可变限速仿真控制，并根据仿真结果对控制方法及模型做出评价。主要完成的工作如下：　　(1)分析了高速公路施工区的形式划分及布局，通过对元胞传输模型进行改进建立了其动态交通流模型。　　介绍了高速公路施工区常见的施工形式及布局，分析了各种施工形式的优缺点，并对高速公路施工区的交通管理与控制进行了概述；考虑施工对交通流产生的影响，对经典元胞传输模型进行改进，构建适用于高速公路施工区的动态交通流模型。　　(2)提出了高速公路单个施工区的可变限速控制策略，建立了其可变限速控制模型。　　对高速公路通行效率及安全性进行分析，提出缓解通行能力下降的可变限速控制策略；考虑驾驶员不服从限速控制的影响，将事故概率、总行程时间（Total Travel Time,TTT）、总行驶里程（Total Travel Distance,TTD）所构成的评价指标作为优化目标函数，以最大安全速度、最低限速、速度在时间与空间上的变化量等作为约束条件，利用模型预测控制（Model Prediction Control,MPC）技术，实现兼顾安全与效率的高速公路施工区可变限速控制。　　(3)提出了高速公路多个施工区的可变限速协调控制策略，并建立了其协调控制模型。　　进行高速公路多个施工区的关联性研究，包括计算车流驶出上游施工区达稳定状态所行驶的距离、下游施工区排队长度计算；根据其长度之和与施工区间距之间的关系提出可变限速协调控制策略，引入施工区最大排队长度的限制，充分考虑多个施工区的交通流特性，建立面向多个施工区的可变限速协调控制模型。　　(4)进行了高速公路单个施工区和多个施工区的可变限速控制仿真实验及结果分析。　　利用VB语言编写控制程序，通过COM接口控制VISSIM中的交通流，实现单个施工区和多个施工区的可变限速仿真实验。根据获得的实验数据，从提高高速公路施工区的通行效率和安全水平两方面对可变限速控制进行评价分析。结果表明，该方法可以有效地提高高速公路施工区的通行效率与交通安全。
作者：	江周
专业：	智能交通工程
导师：	张存保
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文