高速公路常态性雾区行车智能诱导策略研究

摘要

雾长期以来一直是影响高速公路运营安全与效率的重要因素之一，尤其是当前经济发展的背景下，雾、霾天气频发，其影响范围增广，防范难度随之加大，大雾天气诱发的多车连环追尾事故早已屡见不鲜。论文以贵州省交通运输厅科技项目-仁赤高速公路交通安全保障关键问题研究与示范应用(合同编号GZSGLJKYWT-2013-01)为依托，在大量查阅国内外有关雾天交通安全的文献基础上，通过分析高速公路雾区车辆运行特征与事故特征，以交通流理论为基础建立了自适应神经网络模型，并得到高速公路雾区速度、车距控制策略，据此对雾区智能诱导系统的参数设置进行了研究。
　　本文首先利用国内外大量研究成果从宏观和微观两个层面分析了雾区路段交通运行状况，以交通流理论为工具，从宏观的角度分析得出保障车流安全、顺畅运行效率的控制方程，再以此为契机，深入到微观层面，以车速、车距为控制目标，结合前人已有的研究成果寻求控制雾区路段车辆安全顺畅运行的微观约束方程。其次，根据微观约束方程获取准则数据对，并以此作为自适应神经网络的训练数据，利用MATLAB建立雾天车速控制的自适应神经网络模型，并利用准则数据对模型进行有效性检验，应用模型对微观约束方程加以论证，说明其合理性并提出一定能见度、交通量、路面湿滑状况下的车速、车距控制策略，结合vissim仿真获取虚拟状态下的行程时间进行分析，说明速度诱导策略的有效性。再次，阐明雾区智能诱导系统的概念、基本框架、功能结构等，根据车距控制策略制定系统的控制策略，车速控制策略则作为信息发布系统的输出内容，以诱导系统与信息发布系统两者为技术策略从视觉上诱导驾驶员控制车辆安全行驶，并介绍系统在实际工程中的应用与效果，说明其对保障常态性雾区交通安全所起的积极作用。最后，建立高速公路雾区交通安全分级评价指标体系，研究高速公路雾区安全性分级评价方法，用以评估策略的应用效果，诱导管理者采取不同等级的应对方案，通过实例对比分析说明评价方法可靠;介绍了雾区交通安全的管控对策。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 研究现状小结

1．3 主要研究内容

1．4 研究技术路线

第二章 高速公路雾区交通特性及诱导机理分析

2．1 高速公路雾区的定义

2．2 雾对交通流的影响

2．2．1 雾对车辆行驶速度的影响

2．2．2 雾对车辆速度离散的影响

2．2．3 雾对车头时距的影响

2．3 雾区路段交通事故的特征及致因分析

2．3．1 雾区路段交通事故特征

2．3．2 雾区路段事故致因分析

2．4 雾区路段交通影响因素分析

2．4．1 能见度—自然环境因素

2．4．2 交通流—交通环境因素

2．4．3 道路状况—道路环境因素

2．5 雾区路段交通流控制机理研究

2．5．1 交通流基本理论分析

2．5．2 雾区行车控制理论分析

2．6 本章小结

第三章 基于ANFIS模型的雾区行车诱导策略研究

3．1 雾区路段ANFIS建模需求分析

3．2 基于Takagi-Sugeno的ANFIS模型

3．2．1 Takagi-Sugeno模糊神经网络结构

3．2．2 基于Takagi-Sugeno的ANFIS算法

3．3 基于MATLAB的ANFIS仿真建模

3．3．1 MATLAB仿真界面

3．3．2 基于MATLAB的ANFIS建模步骤

3．4 基于ANFIS的雾区路段行车诱导模型研究

3．4．1 数据载入初始化模型

3．4．2 MATLAB仿真迭代训练

3．4．3 ANFIS模型有效性检验

3．5 基于ANFIS的雾区路段速度诱导策略研究

3．5．1 模型输出数据仿真

3．5．2 雾区诱导控制策略

3．5．3 控制策略仿真评估

3．6 本章小结

第四章 常态性雾区智能诱导系统控制策略研究

4．1 雾区智能诱导系统的研发背景

4．2 雾区智能诱导系统框架设计

4．2．1 诱导系统的功能

4．2．2 诱导系统工作流程

4．3 雾区智能诱导系统功能模块

4．3．1 信息采集模块

4．3．2 车辆检测诱导模块

4．3．3 太阳能供电模块

4．3．4 无线通讯模块

4．3．5 现场主控模块

4．4 雾区路段车辆智能检测策略

4．4．1 车辆轨迹识别跟踪策略

4．4．2 车辆检测信息传递策略

4．5 雾区智能诱导系统控制策略研究

4．5．1 诱导系统控制模式

4．5．2 诱导系统控制策略

4．6 雾区智能诱导系统的工程应用

4．7 本章小结

第五章 高速公路雾区安全分级及管控策略研究

5．1 雾区交通安全分级方法

5．1．1 指标体系的建立

5．1．2 熵权模糊物元模型

5．1．3 实例应用分析

5．2 雾区交通管控策略

5．2．1 交通管控手段

5．2．2 交通管理策略

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果