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考虑事故风险的快速路匝道控制及可变限速协同控制
| 论文题名： | 考虑事故风险的快速路匝道控制及可变限速协同控制 |
| 关键词： | 城市快速路;协同控制;匝道控制;可变限速;交通安全;METANET |
| 摘要： | 快速路是城市路网的主骨架，其运行效率与城市总体交通效率息息相关。匝道控制和可变限速是常用的快速路控制方法，在缓解拥堵、提高交通效率和安全方面的控制效果已被广泛证实。随着交通压力的持续增加，单一控制手段效果有限，匝道控制和可变限速的协同控制成为新兴研究热点。尽管国内外针对协同控制虽已有一定研究，但大多数研究基于国外高速公路相关控制理论和经验，单方面以通行效率最优为控制目标。然而，快速路在道路结构和交通流特性上都与高速公路存在较大区别，其交通环境复杂多变、交通事故频发且易造成大规模交通拥堵，产生极大的社会成本浪费。因此，面向快速路的协同控制策略不应单方面追求交通效率最优，而应在提升效率的同时兼顾到对事故风险的主动防控。 本文基于快速路事故多发且牵涉较大的交通特点，提出了考虑事故风险的快速路匝道控制及可变限速协同控制方法。首先分析了快速路的交通特性，并通过对快速路事故特点及事故所造成影响的分析明确了快速路事故风险防控的必要性。其次，分析了匝道控制和可变限速的原理、方法、优缺点，在此基础上探讨了协同控制的必要性，提出了考虑事故风险的协同控制的实现方式和整体思路。 为了使基本的METANET交通流模型适应协同控制场景，同时能够更为符合快速路的交通特点，本文对METANET模型进行了改进，其中考虑了驾驶员的限速服从性水平、反应时间特性、快速路多瓶颈的结构特点以及匝道控制作用机理。之后，给出了改进METANET模型的参数标定方法，并以实际快速路为例验证了改进METANET模型的有效性。 在上述研究基础上，设计了基于事故风险预测的匝道控制及可变限速协同策略，旨在缓解交通拥堵的同时实现对快速路事故风险的监测与防控。通过引入碰撞概率模型来量化快速路的实时事故风险，利用速度阈值和碰撞概率阈值判定交通状态，提出了协同控制实施流程。综合考虑效率和安全两方面控制目标，以驾驶员安全性、舒适性和交通流的基本规律为约束条件，构建了协同控制优化模型。最后，以长春市西部快速路为实例对所提出的协同控制策略进行仿真验证，结果表明，本文提出的协同控制策略在提升快速路整体交通效率的同时，也能较好的改善交通运行的安全水平，对于快速路的管理和控制具有一定参考意义。 |
| 作者： | 李浩楠 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 陈永恒 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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