基于节能减排的公路交通瓶颈处拥挤车流控制技术研究

摘要

公路收费站及事故路段上游，时常出现数公里乃至数十公里的拥挤排队车流。车辆频繁启停、长时间怠速造成了严重的燃油消耗和废气排放。在油价日趋攀升、雾霾日益严重的形势下，如何有效降低拥挤排队车辆的燃油消耗和废气排放，引起社会的广泛关注。
　　本文基于交通流波动理论，深入调查和分析了拥挤缓行车流及分批放行车流的交通特性，从而提出将拥挤缓行状态改变为分批放行状态的车流控制系统。综合考虑车辆排队长度、车流交织现象、车道数变化状况、服务时间等因素，以车辆油耗最低为目标，建立了车辆感应器位置、车流信号灯位置及信号灯时长等参数的优化模型。并以某瓶颈为例，计算了车辆分批驶过瓶颈的启停次数。为使车流控制系统的节油效果更加直观，模拟了未设置车流控制系统时拥挤车流的行驶状态。通过标记、跟踪车辆的行驶过程，得到车辆拥挤缓行驶过瓶颈的启停次数。参照油耗成本分析模型，将车辆拥挤缓行驶过瓶颈的启停次数、油耗值与车辆分批驶过瓶颈的启停次数、油耗值进行了对比，得到结论如下：当收费站上游车辆排队长度为3000米时，在收费站上游安置车流控制系统后，车辆驶过收费站的启停次数降低为原来的1/10，油耗缩减为原来的1/16；当事故点上游车辆排队长度为3000米时，在事故点上游安置车流控制系统后，车辆驶过事故点的启停次数降低为原来的1/20，油耗缩减为原来的1/15。为使车流控制系统更具可操作性、指导性，论文计算了在不同车辆排队长度下，车流控制系统的最佳参数选取值。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外现状

1.3主要研究内容

1.4主要技术路线

1.5论文的创新之处

第二章 拥挤缓行及分批放行车流交通特性分析

2.1车流波动理论及交通流特性

2.2拥挤缓行车流交通特性分析

2.3分批通行车流交通特性分析

2.4交通心理调查

2.5本章小结

第三章 收费站处拥挤缓行车流控制系统设计

3.1停车次数理论计算

3.2控制系统最优参数确定

3.3车排队长度检测技术

3.4实际算例

3.5本章小结

第四章 事故路段拥挤缓行车流控制系统设计

4.1停车次数理论计算

4.2控制系统最优参数模型

4.3实际算例

4.4本章小结

第五章 车流控制系统效果仿真验证

5.1公路收费站处车流拥挤缓行仿真

5.2公路事故路段车流拥挤缓行仿真

5.3本章小结

第六章 车流控制系统节能减排效果分析

6.1收费站处车流控制系统效果分析

6.2路段事故点车流控制系统效果分析

6.3车流控制系统系统最优参数验证

6.4不同排队长度下车流控制系统的最优参数选取

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得科研成果

致谢