【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,持續(xù)增長的小汽車私人擁有量,使得高速公路交通需求不斷提高,進而對高速公路的管理水平提出了更高的要求。高速公路入口匝道協(xié)調控制,為高速公路擁擠提供了緩解措施�？紤]到現(xiàn)有的基于流量預測的控制方案所存在的缺陷,以及在匝道控制方案實施過程中缺少路網(wǎng)異常狀態(tài)監(jiān)控方案的問題,提出了基于交通狀態(tài)判斷的多匝道協(xié)調控制方案。本文主要做了以下工作:(1)在匝道協(xié)調控制的基礎準備研究中,本文提出了基于支持向量機回歸的短時交通流預測方案,并加以實現(xiàn)。預測分為兩個部分,短時交通流流量預測為控制方案提供預測流量數(shù)據(jù);短時交通流速度預測用以結合流量預測判斷主線交通流的擁堵狀況�；谏絽^(qū)高速大車影響較大的背景,采用仿真、灰色關聯(lián)度理論等方法分析了大車比例對于平均速度的影響程度,并在短時交通流速度預測中,提出了考慮大車因素的預測方案,并通過最佳輸入時間序列分析、神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型對比分析,得到最優(yōu)預測模型方案。最優(yōu)方案預測結果如下,短時交通流速度預測均方誤差為0.02419,決定系數(shù)為0.58;短時交通流流量預測方案,均方誤差為0.038384,決定系數(shù)為0.71954。(2)針對目前控制方案實施中缺少路網(wǎng)異常事件監(jiān)控方案,不能保證控制實施過程中無異常事件影響而導致方案效果不佳的問題,提出了基于支持向量機分類的異常事件檢測模型。通過對車輛拋錨事件的仿真采集相關參數(shù),并設計了檢測方案,單側輸入檢測率為91%、誤報警率為4.5%、平均檢測時間為114s;雙側輸入檢測率為93%、誤報警率為3.5%、平均檢測時間為102s,足以顯示本文設計的檢測方案具有較好的綜合效果,雙側輸入方案稍優(yōu)于單側輸入,單側輸入也可達到檢測效果。(3)最后應用VISSIM仿真軟件,以昆玉高速為仿真背景,建立仿真模型,并對無控制、改進的ALINEA控制、交通狀態(tài)判斷單匝道控制、多匝道協(xié)調控制四種方案進行對比。結果顯示,本文提出的基于交通狀態(tài)判斷的單匝道控制方案優(yōu)于改進的ALINEA控制算法,可緩解瓶頸區(qū)域擁擠狀態(tài)產(chǎn)生,超調量小。協(xié)調控制方案較之單點控制效果更為明顯,可平穩(wěn)瓶頸區(qū)域的密度參數(shù),路網(wǎng)整體狀態(tài)達到期望密度附近。本文建立的基于交通狀態(tài)判斷的協(xié)調控制方案,在保證路網(wǎng)無事故發(fā)生的情況下進行控制,路網(wǎng)通過量得到優(yōu)化,防止了入口匝道排隊的溢出,適合常發(fā)性擁擠的預防以及緩解瓶頸區(qū)域的不良交通狀態(tài)。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U491
【圖文】：

來達到預防擁擠的目的；用于消除擁擠的入口匝道控制是在偶發(fā)性擁擠產(chǎn)生時，疏導交通擁擠情況的控制。按照調節(jié)率是否實時響應交通狀態(tài)分：入口匝道控制分為定時調節(jié)與動態(tài)調節(jié)。匝道控制分類如圖1-2所示。綜合以上分析，本文選取入口匝道控制方案進行常發(fā)性擁擠的預防。圖 1-2 匝道控制分類1.1.2 入口匝道控制原理入口匝道的控制對象為高速公路主線交通流，通過對上游需求以及下游容量進行分析，尋找最優(yōu)入口匝道流入量，使主線交通流不超過路網(wǎng)容量，在較大需求下仍然保持主線平穩(wěn)運行，同時，大于需求與容量差額以外的車輛，將會在匝道上形成排隊。對于車輛駕駛者來說，可以選擇在入口匝道處等待，也可以選擇使用其他路線代替高速公路。該方法將高速公路主線上因車輛間相互干擾所產(chǎn)生的延誤

需配合一些控制設備，包括入口匝道處的信號控制燈、駕駛員信息系統(tǒng)（包含可變信息標志牌等）、可變限速標志以及控制設備。在控制設備中有預先設定好的算法，以便對匝道口信號燈進行控制。檢測器的布設方案、控制原理圖如圖1-3所示：圖 1-3 高速公路控制原理圖單匝道控制的研究已相對成熟，但該方法缺乏系統(tǒng)整體性與公平性，只針對單個匝道下游主線交通流進行控制，因此，多匝道協(xié)調控制的研究，對社會經(jīng)濟效益、社會效益有著重要的作用。根據(jù)匝道控制研究表明，多匝道協(xié)調控制是提高高速公路通行能力最有效的方式，對于高速公路擁堵的預防有著很好的效果�；诖�，為預防常發(fā)性擁擠的產(chǎn)生，本文對多匝道協(xié)調控制進行研究。1.1.3 匝道控制意義匝道控制可以緩解或避免交通擁堵的發(fā)生，在高速公路控制中占有主導地位。對于出口匝道控制來說，其作用主要是對事故路段車輛或者異常狀態(tài)發(fā)生段上游出口匝道的誘導

制技術進行了深入的研究，由單點控制發(fā)展到多匝道協(xié)調控制。我國對匝道控制的研究起步較晚，主要是對國外研究成果進行改進，也有部分學者提出自己的觀點。本文按照控制的匝道數(shù)目進行分類，匝道控制體系如圖1-4所示：圖 1-4 匝道控制體系經(jīng)過匝道控制相關資料的整理，本文將應用較多的入口匝道控制方案進行了總結，對國內外研究現(xiàn)狀進行了歸納。以下部分，本文對經(jīng)典的入口匝道控制理論及其原理進行介紹。1.2.1 單匝道控制單匝道控制的調節(jié)率根據(jù)控制匝道上下游流量、速度、占有率以及匝道上的排隊長度等局部交通狀態(tài)而決定。根據(jù)是否具有反饋機制，可以分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制，其中閉環(huán)控制具備反饋特征。（1）開環(huán)控制

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本文編號：2767015