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应急疏散情境下快速路协同控制策略研究
| 论文题名： | 应急疏散情境下快速路协同控制策略研究 |
| 关键词： | 快速路;协同控制;应急疏散;交通流模型;差分进化算法;模拟仿真 |
| 摘要： | 随着城镇化进程的加快，汽车保有量的迅猛增加，城市交通拥堵日益严重，快速路的建设与控制引起了广泛地关注。近些年来，众多学者在控制策略方面提出了匝道控制、可变限速控制以及多种控制的协同等策略，交通控制相关研究在解决城市交通拥堵问题方面也取得了一系列进展和成果。但在应急疏散情境下，控制目标和交通流特征的改变，使得当前的控制策略并不能完全地适应应急疏散的需求。因此，本文以应急疏散情境下的城市快速路的匝道控制为研究对象，通过控制效果评价指标构建、交通流模型拓展、案例分析等相关内容的分析及探究，开展适应应急疏散场景的交通控制策略研究工作，并评价其控制效果。 本文从应急疏散事件类型、应急疏散规模、应急疏散方式、应急疏散范围四个方面对控制策略制定的影响出发，确定本文研究场景，并依据分区标准对疏散区域进行分区，制定区域分级的管控策略，并分析在当前控制策略下快速路交通流运行可能存在的后果。基于此，本文构建了基于疏散风险的快速路多匝道协同控制模型并设计算法进行求解。在目标函数方面，从常用控制效果评价指标出发，考虑暴露在路段上的车辆数、暴露时长以及暴露于危险环境中受到实质性危害的可能性三方面，构造基于疏散风险的控制效果评价指标；宏观交通流模型方面，考虑到元胞传输模型（CellularTransmissionModel,CTM）在模拟应急疏散交通流运行方面的优越性，选取CTM并考虑匝道控制和风险特征对经典模型进行改进，然后在CTM的基础上，引进模型预测控制（ModelPredictiveControl,MPC）框架，建立了基于MPC的多匝道控制模型，并设计差分进化算法，对问题进行优化求解。最后，设计案例对提出的协同控制策略进行了仿真实验和对比分析，利用开源的城市流动性模拟仿真软件SUMO进行模拟仿真设计和二次开发，输出控制策略对信号进行控制，对比不同场景下输出的交通流参数、排队长度、疏散时间以及目标函数风险值的变化情况，结果表明，所建立的控制策略效果良好。 本研究为应急疏散情境下快速路协同控制策略相关研究提供了理论依据，拓展了交通管理与控制技术的应用场景，同时为降低疏散风险，保障疏散安全问题提供了方法参考，具有一定的理论意义和实践意义。 |
| 作者： | 管华军 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 谢秉磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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