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原文传递城市快速路入口匝道控制研究

论文题名：	城市快速路入口匝道控制研究
关键词：	城市快速路;入口匝道;匝道调节;匝道控制;控制策略;路径;算法;排队管理;交通运行模式;管理策略;调节控制;启发式控制;必要性;扰动现象;流程;调节工程;地面;主线;修正;无调节
摘要：	城市快速路的在城市交通中的重要地位和经常处于拥挤的现状，对入口匝道控制提出了迫切需求。城市快速路的交通运行模式不同于城市地面道路和高速公路，故有必要研究与之相适应的交通控制策略和方法。匝道调节在我国城市快速路管理中一直未得到应用，其中的一个原因是对其必要性存在顾虑。本文通过理论分析引证了入口匝道调节对改善路网效率的作用。在分析实际数据中发现，匝道车流的到达因受到地面交叉口信号灯的作用而呈现出不均匀性，并且无论主线处于畅通或是拥挤状态，不均匀到达的匝道车流都造成主线运行扰动现象。扰动现象为实施匝道调节控制的必要性提供了直接论据。根据入口匝道是否有替代路径、是否已实施调节控制，本文将匝道控制问题分为三类：有替代路径时的匝道控制、无替代路径时的匝道调节和无调节措施的匝道关闭。基于城市快速路与地面道路的相互关系，以及匝道关闭的OD重分布效应，设计了有替代路径时的快速路入口匝道控制策略和流程。控制策略为“以快速路为主、兼顾地面道路”，控制流程集成了匝道调节与关闭两种方式。从实用和可靠的角度考虑，建议当前应用中采用启发式控制算法，并结合控制策略对 Bottleck算法进行了修正，提出了匝道瓶颈的概念和调节率修正方法。排队空间和排队管理策略是匝道调节系统得以成功应用的关键。针对城市快速路匝道排队空间小和匝道存在替代路径的特点，对常用排队管理策略进行分析后，提出无空禁用的管理策略，并对具体的管理方式进行了初步设计。匝道调节工程的实施需要逐步开展。为给入口匝道调节工程的优先排序提供决策依据，本文建立了评价匝道流量到达模式的不均匀度指标。在某些情况下，城市快速路入口匝道不存在替代路径。结合无替代路径时城市快速路入口匝道调节特点，提出两种新的匝道调节算法。与已有算法相比，新算法有助于降低匝道延误。本文对实施调节控制所需要的最小排队空间进行研究，为分析实施匝道调节的可行性提供依据。结合实际交通数据，本文对无调节措施时的匝道关闭问题进行了研究，包括典型案例分析、定时关闭和动态关闭的位置选择、关闭决策流程及相关方法等。匝道控制中是否应该采取关闭措施，即与当前交通状态有关，也与未来交通系统短时变化有关。本文提出基于非参数回归的短时流量预测方法，着重对状态向量构造、近邻的选择和权函数的确定做了研究。真实数据的检验表明预测误差低于7％。最后就进一步研究方向进行了简要的讨论。关键词：城市快速路，入口匝道控制，匝道调节的必要性，主线扰动，替代路径，匝道关闭，控制策略与流程，启发式控制，修正的Bonttleneck算法，排队管理，短时交通预测。
作者：	周小鹏
专业：	道路与铁道工程
导师：	孙立军
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2006
正文语种：	中文