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高速公路客货分道模型预测控制方法研究
| 论文题名： | 高速公路客货分道模型预测控制方法研究 |
| 关键词： | 高速公路;客货分道;模型预测控制;交通仿真 |
| 摘要： | 高速公路客车、货车之间存在相互干扰，降低了高速公路行驶的安全性，容易出现客货车之间的追尾、刮擦事故，且货车参与的客货相撞交通事故往往人员伤亡严重，造成严重的社会影响。为客车、货车设立单独的行驶车道，实现客货车辆分离行驶，可以避免车辆之间的干扰。但现阶段客货分道的管理以静态控制为主，无法随着交通状态的变化实时调整客货分道方案，本文提出高速公路客货分道模型预测控制方法，对路段进行客货分道方案的动态调整，提高高速公路客货车辆通行效率。 首先对高速公路各类车辆进行客货车分类，设计不同场景下客货分道方案。对比不同客货分道控制方法，提出客货分道主动控制系统的整体结构，将研究路段分为预测段、过渡段、控制段，预测段用于预测进入控制段的车流量，过渡段用于车辆提前进行车道选择，控制段用于实施客货分道控制方案。 然后，改进经典METANET交通流模型，建立分车型的METANET交通流模型，用于预测段交通流状态估计。确定交通流模型需要标定的参数，以流量预测误差与速度预测误差为优化目标建立适应度函数，利用模拟退火算法对参数进行标定。 其次，以预测段分车型METANET交通流模型作为预测模型，选取预测步长过渡段驶入车流量作为优化所需预测值。改进BRP道路阻抗函数作为优化目标函数，设计最优客货分道方案计算方法。提出客货分道分段切换流程，以可变信号标志为基础，设计客货分道方案信息发布方式。 最后，利用SUMO仿真软件搭建研究路段仿真平台，基于仿真二次开发实现高速公路主线客货分道模型预测控制方法。改变扩样系数，调整交通需求，分析不同车道环境下客货分道模型预测控制方法的适用条件。基于客货分道方案的实时调整情况，运行效率，道路瞬时交通状态，对比分析不同客货分道控制方法的控制效果。 仿真结果显示，本文提出的模型预测控制方法在客货波动明显的路段，通过动态的客货分道方案调整，能有效提高道路行程速度与交通流量，降低车辆延误与行程时间，消除了反馈控制的滞后性，相比客货分道静态控制与反馈控制方法有着明显的优势。 |
| 作者： | 何磊 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 冉斌;曲栩;蒋大治 |
| 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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