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基于MFD的城市路网交通拥堵特性及门限控制方法研究
| 论文题名： | 基于MFD的城市路网交通拥堵特性及门限控制方法研究 |
| 关键词： | 城市路网;拥堵特性;宏观基本图;门限控制;模型预测 |
| 摘要： | 城市路网交通拥堵特性研究是合理确定交通控制方法的重要基础，宏观基本图（Macroscopic Fundamental Diagrams，MFD）是城市路网的固有属性，可表征城市路网内移动的车辆数和网络运行水平的关系，反映城市路网交通拥堵相关特性。门限控制是通过对所控制路网的核心区域主要交叉口实施准入限制，达到优先确使保护区域路网畅通,从而提升整个路网交通性能的目的，是缓解城市道路交通拥堵的有效手段，也是当前城市道路交通管理控制领域的研究重点。针对当前门限控制的不足，论文结合昆山市实测及仿真的交通流数据，研究基于宏观基本图的城市路网交通拥堵特性;在此基础上提出了一种基于MPC的门限控制方法，并基于MATLAB编程环境进行算例分析及性能评估。 在城市路网交通拥堵特性分析方面，论文依托“昆山市城市道路交通运行管控系统”实测数据，基于PARAMICS仿真软件进行研究路网核心区建模并输出路网交通流数据，进行路网交通拥堵特性分析，包括以MFD及时间序列图的方法进行路网交通拥堵时间分布分析、路网交通拥堵空间分布分析和以概率统计的方法进行路网交通偏差分析。此外论文使用HS主曲线和自然样条曲线法对宏观基本图进行曲线拟合，得到解析式作为门限控制的实施依据。 在门限控制方法研究方面，论文提出了一种基于MPC的门限控制方法并探究了一种控制区域的动态确定方法。控制区域的动态确定是如果需判定区域与门限控制保护区域的密度差值占比不大于密度差异阈值则纳入门限控制保护区域。基于MPC的门限控制方法的思路是将路网拥堵问题用数学表达，以路网总行程时间最小为目标，基于模型预测控制思想进行模型构建，通过遗传算法进行门限控制变量的求解。 在方法性能分析方面，论文基于MATLAB编程环境对提出的基于MPC的门限控制方法进行评估。在基于研究路网的拥堵特性分析上，论文进行MATLAB中的编程设置后，对提出的基于MPC的门限控制方法进行算例演算及分析，通过调整路网需求并与不施加控制方法对比，分析结果显示门限控制能有效降低路网累积车辆数，路网的总行程时间改善可达12.16％，并均匀路网拥堵分布。 |
| 作者： | 廖南楠 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 夏井新;曹国华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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