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快速路瓶颈区拥堵传播建模及车速控制研究
| 论文题名： | 快速路瓶颈区拥堵传播建模及车速控制研究 |
| 关键词： | 快速路瓶颈区;尖点突变理论;拥堵传播;METANET模型;改进粒子群算法 |
| 摘要： | 随着城市交通需求量的快速增长，快速路呈现出不同程度的拥堵，交通瓶颈是其拥堵产生的主要原因。为此，研究快速路瓶颈区域的交通流运行状态、拥堵传播特性及控制方法，已经成为抑制快速路拥堵蔓延的关键环节。本文以城市快速路瓶颈路段为研究对象，对拥堵状态的参数特征、状态判别，以及时空扩散特性、限速控制方法展开研究，为快速路的交通管理与控制提供相关理论依据及方法手段。主要研究内容如下： 首先，分别从瓶颈路段上下游（纵向）及同一段面不同车道（横向）入手，对比分析交通流三参数时变规律及相互关系分析，定量描述瓶颈路段交通流的参数特征，为判别瓶颈路段交通流拥堵状态及传播特性提供依据。 其次，将交通流三参数与尖点突变理论相结合，构建交通状态判别模型，确定三相流的判别方法，对交通流拥堵状态进行有效判别。引入车流期望速度分布率作为控制变量，修正参数上下阈值，使微观交通参数更准确的反映交通流状态，并通过交通负荷度等评价指标验证了判别方法的有效性。 然后，以快速路匝道净入量为切入点，剖析实际道路拥堵激活条件，进而分析快速路瓶颈路段的拥堵传播条件，并结合尖点突变平衡曲面方程，构建拥堵时空扩散模型，通过解析模型的方法对具备匝道调节的拥堵蔓延进行合理预测。 最后，提出改进粒子群算法的可变限速控制方法，考虑控制部分区域车速从而抑制瓶颈路段拥堵扩散蔓延。在METANET模型标定过程中，利用单纯形算法及模拟退火算法改进PSO算法，提高算法精度，并对所得模型结果进行仿真对比与效果评价，通过密度时空分布验证可得车辆通过瓶颈总时间减少15.3%，结果表明，该控制方法有效抑制了拥堵传播蔓延，大大提高了快速路瓶颈区的通行效率。 |
| 作者： | 周建伟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 魏金丽;马晓龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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