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城市快速路交织区匝道控制优化研究
| 论文题名： | 城市快速路交织区匝道控制优化研究 |
| 关键词： | 交织区;匝道控制;METANET模型;预测控制;城市快速路 |
| 摘要： | 随着社会经济的高速发展，城市化进程不断加快，城市居民的经济、文化活动日益频繁，机动车数量急剧增加，城市交通需求迅猛增长。然而，城市道路建设速度远不及机动车增长速度，交通管理水平滞后于交通需求的增长，城市交通拥堵成为日益显著的社会问题之一。 在城市快速路匝道交织区域，由于存在频繁的车辆换道行为，且分流区域与合流区域距离过近，在交通高峰时段经常成为交通瓶颈易激发的敏感地带。交织行为对交织区通行能力有很大影响，并在交通拥堵时引起严重的通行能力下降现象。匝道控制是最常见的主动交通需求管理策略之一，能有效缓解交通瓶颈严重程度。然而，以往对于通行能力的评估研究中，模型参数很难直接用于交通管理策略设计及优化中，而且现有的匝道控制尚无考虑交织行为对通行能力影响的控制策略。 因此，本研究首先利用实地采集的数据校准交通微观仿真模型，以重现加拿大埃德蒙顿市Whitemud快速路一段双边交织区域的交通状态。然后，系统地对影响交织区域通行能力的潜在因素进行敏感度分析。应用交通流基本图以估计交织区域拥堵情况下通行能力下降。分析证明了交织区通行能力对所分析因素均敏感，从而研究进一步根据仿真数据拟合了非线性回归模型，以实现动态估计交织区域通行能力，并应用于动态控制优化实现高效准确的交通运营管理。 本研究结合交织区通行能力动态估计模型，提出了匝道控制优化算法。匝道控制算法采用模型预测控制方法，预测层中，应用元胞传输模型计算节段边界流量，改进METANET宏观交通流模型，并采用通行能力估计模型以动态估计通行能力。优化控制的目标函数为最小化路网总时间消耗并且最大化车辆总行驶里程，控制算法使用序列二次规划求解最优匝道控制率。 最后，研究仿真对比了四种场景的交通状况:无控制场景、ALINEA控制场景、采用固定通行能力的匝道控制优化算法及本文提出的采用动态通行能力的匝道控制优化算法。仿真结果表明，对于有多交通瓶颈的道路，动态协调匝道控制较单点动态控制优势较明显;匝道优化控制算法中结合通行能力的下降，可有效避免交通瓶颈的流量过载;考虑交织区域通行能力敏感度，根据对匝道交织区实时交通情况对通行能力进行评估，并结合匝道优化算法，使匝道交织区及路网总体运行效果最优化。本研究为快速路匝道交织区提供适合的匝道控制策略建议，以达到提高交通效率，提高道路通行能力，缓解交通堵塞的目的。 |
| 作者： | 王旭 |
| 专业： | 智能交通工程 |
| 导师： | 严新平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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