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凝冰路况下高速公路行车的智能限速系统设计与实现
| 论文题名： | 凝冰路况下高速公路行车的智能限速系统设计与实现 |
| 关键词： | 智能限速系统;B/S架构;高速公路;路面凝冰;交通流短时预测 |
| 摘要： | 随着我国高速公路建设的不断完善，选择高速公路出行提供了较好的通行便利和时间节约，但高速公路具有车流量大、行车速度高和反应时间短的特点，在路面发生凝冰的情况下，路面摩擦系数降低，高速行驶车辆的任何制动措施都很可能造成交通事故。高速公路传统限速方法本质上为静态限速，静态限速是简单根据道路特征去制定路段未来一段时间的限速方案，其灵活性不足，容易导致车辆速度下降过度，降低道路通行能力，特别是当路面发生凝冰时很可能会造成交通阻塞或高速公路临时关闭。高速公路行车智能限速系统有利于解决凝冰路况下高速公路的行车安全和交通运行效率问题，本文综合考虑凝冰路况下高速公路的路面特征，基于B/S架构设计了凝冰路况下高速公路行车的智能限速系统。该系统通过采集路面的凝冰厚度和交通流等数据，完成高速公路交通流短时预测、智能限速值计算和智能限速信息发布，实现高速公路行车的智能化运营与管理。本文主要研究工作和成果如下： （1）针对凝冰路况下高速公路交通流的短时预测问题，从高速公路路面凝冰的特征出发，使用滑动平均滤波来抑制凝冰数据的噪声干扰。在此基础上，分析路面凝冰厚度与高速公路交通流之间的关系，建立基于灰色系统的高速公路交通流短时预测模型，实现对凝冰路况下高速公路交通流的短时预测，并通过仿真实验的手段验证所提算法的可行性和有效性。 （2）针对凝冰路况下的高速公路智能限速问题，通过分析凝冰路况下高速公路交通流的基本参数关系和智能限速策略对交通流的影响规律，建立基于拥堵长度的高速公路智能限速模型。在此基础上，依据高速公路交通流短时预测数据，通过分析模型的约束条件和目标函数，利用模拟退火算法对智能限速模型进行求解。最后仿真验证智能限速策略的可行性和有效性。 （3）在理论研究的基础上，开发基于B/S架构的凝冰路况下高速公路行车智能限速系统平台，实现凝冰监测、交通流信息采集、交通流短时预测和智能限速策略计算与发布等功能。最后，依托陕西省交通控股集团延西高速公路监测点对系统进行实地部署与应用，改善高速公路的行车环境。 |
| 作者： | 曹斌 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 闫茂德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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