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基于MACA模型的收费站上游区域交通组织优化研究
| 论文题名： | 基于MACA模型的收费站上游区域交通组织优化研究 |
| 关键词： | 高速公路;收费站上游区域;车道数量;收费标志牌;布设位置;优化设计;多智能体元胞自动机模型 |
| 摘要： | 随着汽车智能化技术的应用和汽车电子技术的发展，世界各地机动车保有量均持续上升，高速公路车流量随之呈现井喷式的增长，导致高速公路存在交通堵塞、冲突、秩序混乱等问题亟待解决。然而，现阶段高速公路收费站上游区域交通组织的相关研究中，仍然没有适配的算法用于解决轨迹数据鲁棒性较低的问题，应用场景有限，交通冲突的探索和挖掘需要深度拓展，交通组织优化相关研究与新兴技术的融合亟需深入。 论文基于前人研究，定义了混合型主线收费站上游区域的研究范围，基于YSKT 算法框架进行收费站上游区域车辆轨迹数据提取，有效率达到 95.90%；同时，基于提取到的196893条车辆轨迹数据，从宏观特征、速度特征、换道特征、时间特征四个方面对不同车辆、不同车道的收费站上游区域交通流进行分析。 其次，结合元胞自动机和多智能体技术，构建了高速公路收费广场多智能体元胞自动机（Multi-Agent Cellular Automata，简称 MACA）模型。其中，路段Agent-CA矩阵式分段建模思想可以广泛应用于各类复杂交通场景MACA模型的建立；车辆 Agent-CA 模型、驾驶人 DACAM 模型融入转向灯 Agent 和刹车灯Agent等模块信息，并根据驾驶人驾驶喜好及行为决策，从算法层面对传统元胞自动机交通场景的换道规则和换道条件开展进一步的优化；收费标志 Agent-CA模型通过分段信号传输，成为MACA模型中开展通信与交互的重要枢纽。 最后，以典型混合型主线收费站——淮安南收费站为例，确定MACA模型仿真参数，进行模型可靠性验证。结果表明，换算交通量CATF、主线道路平均速度、分流区平均速度误差率为0.90%、0.43%、0.50%，模型具有较高的精度和稳定性。然后，对不同条件下高速公路收费站上游区域的交通组织情况进行分析，并采用正交试验法设计9种不同条件下的MACA模型仿真，从MTC与ETC车道数量及布设位置、收费站上游区域限速大小、收费站标志牌布设位置等角度进行了优化，得到了收费站上游区域交通组织的最优组合。 |
| 作者： | 施鑫诚 |
| 专业： | 交通运输工程;载运工具运用工程 |
| 导师： | 何杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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