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高速公路互通立交出口匝道线形优化研究与仿真分析
| 论文题名： | 高速公路互通立交出口匝道线形优化研究与仿真分析 |
| 关键词： | 高速公路;互通立交出口;匝道设计;线形优化;安全评价 |
| 摘要： | 中国高速公路网络逐年完善，交通安全形势却十分严峻。高速公路交通事故严重程度也远远高于普通公路，尤其互通立交区域是高速公路上的事故多发地。互通立交匝道线形指标受限、前后不协调等因素，使驾驶员难以适应、引发车辆失控而导致交通事故。其中，出口环形匝道的线形指标最低，安全状况最差。因此，从安全角度研究出口匝道线形的优化设计很有必要。本文从线形安全角度出发，对互通立交出口匝道线形的优化设计进行研究;多角度分析出口匝道线形与行车安全的关系，提出出口匝道线形安全综合评价模型;并基于此模型，应用遗传算法对出口匝道线形进行仿真优化。 首先，总结国内外有关互通立交匝道安全设计及优化的研究成果。在分析各种形式出口匝道的主要特点后，找出最不利的匝道线形即出口环形匝道，并重点讨论出口环形匝道的运行速度特征;从平面、纵断面和超高三方面研究匝道线形特征对行车安全的影响，并提出相应的安全设计要点。 其次，从运行速度协调性、三维线形一致性、视距、驾驶员紧张度四个方面，选取八个指标探讨和分析匝道线形对行车安全的影响，提出各评价指标的数学表达式和评价标准，从而建立出口匝道线形安全评价模型;基于层次分析法计算各级评价指标的权重系数，确定综合评价指标——出口匝道线形安全系数ERSI的计算模型。 然后，对应用遗传算法优化出口匝道线形的可行性进行分析。建立出口匝道线形设计模型，确定优化设计变量;采用二进制编码，实现线形设计模型的编码化。分析出口匝道优化的约束条件，即约束变量的范围限制和匝道的位置约束，并明确其数学表达。根据出口匝道线形安全评价模型，确立遗传算法的适应度函数。最后，参照传统遗传算法，提出本文遗传优化算法的操作步骤及相应流程，并对算法控制参数进行讨论和分析。 最后，进行遗传算法实例仿真运算。论文采用经验人员设计初始优化方案，确定实例边界条件后，运行遗传算法程序得到线形参数组合的最优方案。结果显示，优化后的出口匝道线形比初始设计方案安全程度更高。实例仿真运算表明，遗传算法可以应用于出口匝道线形参数的安全优化，为设计人员设计出更加安全舒适的出口匝道线形提供了新的技术手段。 |
| 作者： | 吉星 |
| 专业： | 交通运输工程；道路与铁道工程 |
| 导师： | 陈飞 |
| 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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