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城市快速道路可变限速策略研究

作　者: 沈俊江
导　师: 孙静怡
学　校: 昆明理工大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 可变限速城市快速道路控制策略最优问题交通仿真
分类号: U491.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

所谓可变限速控制,是指在高速公路或者城市快速道路上设置交通信息采集仪器、天气信息监测仪器以及可变限速标志等电子设施来对主线车速进行限制,从而使主线上的交通流密度发生变化时,主线车流的车速也能随之而变化,以确保交通流的均匀性、稳定性,同时提高道路主线的服务能力。可变限速系统作为ITS的子系统之一,虽然已经在高速公路系统中得到了一定的运用,并且已经取得了良好的社会经济效益,但是对于城市快速道路的可变限速控制研究还不多,可变限速的控制策略也比较单一,多数系统以交通流量作为控制变量,并没有对结合匝道控制的可变限速策略进行过深入研究。因此,如何利用主线与匝道的协调控制,根据不同的道路、交通、天气环境制定控制策略,保证快速路系统运营的高效性、安全性、经济性及舒适性,是我们进行城市快速路可变限速控制策略研究的目的。基于本文的研究目的,本文的主要内容及研究成果有以下几个方面：首先,对可变限速系统的概念、作用及其控制的方法、策略进行了总结,对可变限速系统在国内外的实施状况进行了归纳；对城市快速道路的定义、特点及分类进行了总结；其次,在昆明市和上海市城市快速道路上搜集速度、流量数据,分别对快速路上的主线车速、进出口匝道车速、分流点合流点车速的特性进行研究,得到了这几种车速的基本特征以及速度分布特性；对主线的速度—流量关系进行了研究,发现不同流量范围内车速的分布特性及其特征值状况也有所不同；对主线的速度—密度关系进行了研究,利用Markos Papageorgiou宏观、动态交通流模型中的速度—密度关系式来对实测数据进行拟合,发现拟合效果较好；再次,根据可变限速控制的基本原则,提出了对不同密度状态下交通流采用不同控制策略的思路；利用宏观、动态交通流模型的速度-密度关系式,建立了可变限速模型,同时对宏观、动态交通流模型的参数进行了标定；利用积分调节器建立了入口匝道控制模型,在该模型中还考虑了入口匝道交通需求量、入口匝道交通流可汇入主线的交通流率等因素；提出了四种可变限速的目标函数,分别是道路服务流量、行程时间、入口匝道平均等待时间以及行程时间延误；利用四种目标函数的线性组合建立了低、中、高三种不同密度状态下的三个系统最优问题；分别考虑出口匝道、不良天气以及道路线形三种因素,建立了基于安全性的三种主线车速的约束条件；最后,利用仿真软件VISSIM建立含有进出口匝道的快速道路基本路段,对可变限速策略进行了模拟仿真,通过无控制状态下与有控制状态下相同目标函数的对比,可以看出本文所研究的可变限速策略是行之有效的；

城市快速道路可变限速策略研究

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