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面向城市快速路的可变限速控制策略研究
| 论文题名： | 面向城市快速路的可变限速控制策略研究 |
| 关键词： | 城市快速路;可变限速控制;元胞自动机模型;道路通行能力 |
| 摘要： | 城市快速路具有高速公路和城市主干道的双重功能，在道路系统中的作用和地位日益凸显。在满足了城市中长距离、快速高效等交通需求的同时，交通拥堵等一系列问题也层出不穷，比如交通事故、匝道等造成的交通瓶颈，严重制约了城市快速路的通行效率。因此，本文借助规则简单、易于扩展且计算效率高的元胞自动机模型，对快速路中主线事故瓶颈和入口匝道瓶颈进行了建模、仿真和分析，并提出了两类可变限速控制策略，以道路通行能力等为衡量指标，比较和评价了控制策略的实施效果。本文主要内容如下: 1.提出了快速路主线事故场景下的双车道和三车道模型。根据事故瓶颈的特点及其附近的车辆行为，划分了设有特殊换道规则和更新规则的事故路段，模拟了车辆的交替汇合和换道等一系列行为。分别对系统流量、缓冲区流量和交通流演化时空特性进行了分析。结果显示:双车道事故模型中堵塞左、右单条车道时，道路剩余通行能力均为37.36％;三车道事故模型中堵塞左、右或中间单车道时，道路剩余通行能力有所差异，分别为42.77％、43.26％、39.08％;在时空图层面，事故上游均产生致密堵塞带，事故下游为自由流状态。 2.基于事故瓶颈场景，提出了固定限速值策略和动态限速值策略。通过调整限速值和限速区间的设置方案，分别模拟了不同限速策略下的道路通行能力、点速度和车流演化时空图的变化。结果显示:在固定限速值策略中，通过简单地调节路段内的限速值不能提高道路通行能力;在动态限速值策略中，基于限速区内所有车辆的实时速度，周期性地更新限速值对提高道路通行能力有一定效果;当划分多个限速段，在事故瓶颈与限速瓶颈之间设置隔离加速区时会有较为明显的效果，通行能力可提升11.37％-14.49％;上述两类限速策略下，事故位置处所有车辆的平均速度逐渐减小，拥堵程度依次严重，这些现象与通行能力的结论相吻合。 3.采用虚拟匝道的方式对入口匝道系统进行建模，研究入口匝道对主路车流的影响。结果表明:当入口匝道进车概率较小时，主路上下游的流量先增大后稳定，饱和流量分别为0.883veh/s和1.072veh/s，此时匝道得到了充分利用;当入口匝道进车概率较大时，主路上下游的流量仍先增大后不变，饱和流量分别为0.77veh/s和1.01veh/s，系统通行能力下降了6.83‰此时匝道的饱和流量小于其进车概率;当对主路上游的车辆进行动态限速值策略，发现能够大幅度地提高主路上游的饱和流量，且对道路通行能力的提升有一定的效果。 |
| 作者： | 谷情晴 |
| 专业： | 系统科学 |
| 导师： | 李新刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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