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智能网联环境下城市快速路匝道控制策略研究
| 论文题名： | 智能网联环境下城市快速路匝道控制策略研究 |
| 关键词： | 城市快速路;匝道控制;可变限速控制;智能网联环境 |
| 摘要： | 快速路的运输效率对城市交通网络的顺畅通行有着不可忽视的影响，研究表明，快速路入口匝道附近区域极易发生堵塞和事故，若不对其进行控制，可能导致快速路的交通问题越发严峻，从而降低城市路网的整体效益。与高速公路相比，城市快速路交通流呈现出了不一样的特质，如快速路交通流变化更复杂以及表现出离散性等，这都使得快速路的交通控制研究面临许多难题，并且当前所应用的一些快速路交通控制措施都存在着准确度低、控制目标单一等问题，优化效果差强人意。另一方面，近年来智能网联技术的兴起受到了国内外学者的广泛关注，利用智能网联技术可以实时获取更加准确稳定的交通流数据，并且可以发送指令引导车辆按照控制指令行驶，改善交通效率，但目前和智能网联技术相关的研究多集中于微观角度，尚无宏观角度方面的研究。因此本文以城市快速路匝道为研究对象，并结合智能网联技术，提出了智能网联环境下的快速路匝道控制策略。 本文构建了智能网联环境下的快速路匝道联合控制系统，包含路径决策系统和快速路匝道控制系统，对传统的道路阻抗函数进行改进提出了本文的阻抗模型，为路径决策提供依据，最后通过仿真表明通过路径决策可在高峰期减少汇入快速路的车流比，降低合流区的交通冲突，提升路网效益。目前常用的快速路交通调节的方法有主线可变限速控制（VSL）和匝道控制（RM），可调节瓶颈区域的交通流，因此本文提出了VSL和RM的协同控制。采用了RM中应用最广泛的ALINEA算法，针对原算法中存在的控制滞后性问题对其进行改进，通过PSO-WNN预测本周期的快速路入口匝道需求量；在主线VSL方面，介绍了常用的开环控制、闭环控制以及预测控制算法，并协同RM，提出以MPC为基础的城市快速路匝道协同控制策略的框架。针对传统宏观交通流模型METANET存在的缺点，同时考虑VSL和RM联合控制的影响，提出了改进的METANET模型，可以实现RM与VSL之间的相互反馈，并验证了模型的有效性。随后构建协同控制模型的目标函数，并设计遗传算法NSGA-II进行求解。 以苏州市娄江快速路作为仿真路段，通过MATLAB等软件的配合实现VISSIM二次开发以模拟智能网联环境并实现控制策略，采用不同指标对仿真结果进行评析。结果表明，本文提出的智能网联环境下的城市快速路匝道联合控制策略可使系统行程时间降低20.59%，快速路主线相邻路段速度差降低34.07%，提高了快速路网的运行效率和安全性。通过实施本文提出的控制策略，可实现智能网联环境下主线和入口匝道的协调控制，缓解快速路交通拥堵，减小交通压力，提升路网效率。 |
| 作者： | 葛静 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张丽岩;马健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 苏州科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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