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恶劣天气下高速公路收费站调流控制方法
| 论文题名： | 恶劣天气下高速公路收费站调流控制方法 |
| 关键词： | 高速公路;恶劣天气;收费站;车流控制;协调控制 |
| 摘要： | 高速公路具有行车速度大、封闭性强、车辆类型复杂的特点。一旦遇到恶劣天气，极易造成严重的交通拥堵或交通事故。当发生雨雪雾等恶劣天气时，能见度大幅降低，驾驶员行车视线受到干扰；当路面湿滑甚至结冰时，路面附着系数大大降低，也会造成极大的行车安全隐患。我国相关交通管理部门通常采取限速管理、封闭路段等措施以应对恶劣天气，但这些管控措施多依据工作经验，缺少科学的理论支撑。不合理的管控措施会降低车辆行驶的安全性，降低高速公路的道路资源利用率，增加驾驶员的绕行成本。因此，我们需要建立既能保障运行安全又能保证运行效率的高速公路恶劣天气风险防控策略。 有鉴于此，本文提出了一种恶劣天气下对高速公路收费站的车流调控方法，在分析恶劣天气对主线路段通行能力影响的基础上，对风险路段上游的匝道收费站进行车流调节，保证在恶劣天气期间主线上游输入交通量与收费站汇入车流量之和不超过风险路段的通行能力。本文的主要研究内容如下： （1）本文首先对不同类型的恶劣天气进行分级，并分析恶劣天气对路段通行能力影响，构建了以恶劣天气参数为自变量的路段通行能力计算模型。 （2）本文提出了单一收费站车道优化控制方法。首先确定了该控制方法的开启条件，然后在进行风险路段密度预测的基础上，构建了收费站延迟释放车辆数计算模型和ETC道闸延迟开启时间计算模型。此外还考虑了相邻ETC车道道闸开启的时间差问题。 （3）针对单一收费站管控方案无法保证风险路段安全运行的情况，本文又提出了多个收费站协调优化控制方法。首先根据交通波运行机理确定协调范围，构建以协调范围内各收费站驶出车辆的总行驶里程数最大为目标的非线性规划模型，根据高速公路上协调区域内车流的实际运行情况确定约束条件，利用遗传算法求解。 （4）本文通过SUMO仿真软件的TraCI接口与Python搭建仿真平台，以一条实际的高速公路为仿真对象，在此平台中分别对单一收费站车道优化控制方法和多个收费站协调优化控制方法进行了仿真实验。结果表明，本文提出的方法在保障了路段运行安全的基础上，增加了控制区域内车辆总行驶里程数，使路网整体运行效益得到保障，是一个效率和安全性兼而有之的可行方法。 |
| 作者： | 冷宁 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 宋现敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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