基于车路协同的高速公路入口匝道车辆汇入引导方法研究

摘要

随着我国经济的快速增长，私家车保有量急速增长，高速公路的拥堵率和事故率日益增加。特别是入口匝道区域的事故率和拥堵率较高，是基本路段的数倍。目前，我国高速公路入口匝道区域车辆汇入引导控制受数据采集技术及交通控制技术的限制，往往只能被动地控制高速公路匝道车辆的汇入率，以达到维持主线的通行效率的目的。基于车路协同的高速公路入口匝道车辆汇入引导方法通过实时的数据采集，对车辆进行个性化的交通诱导，主动地调节交通需求，从而实现提高入口匝道区域通行效率、减少事故率的目的。
　　针对目前高速公路入口匝道缺乏车辆汇入引导控制手段的问题，在考虑匝道车辆汇入对高速公路主线交通流产生影响的基础上，分析入口匝道区域通行能力及行车安全性下降的特点，提出了车路协同环境下考虑主线车速调节的匝道车辆汇入引导方法及考虑主线车辆换道的匝道车辆汇入引导方法；利用VISSIM交通仿真软件及其COM接口对模型进行仿真实验，最后根据仿真结果对模型做出评价。完成的工作如下：
　　(1)对高速公路入口匝道区域汇入问题进行了分析，提出了基于车路协同的匝道汇入引导设计方法。首先对入口匝道区域安全和效率进行分析及对入口匝道汇入引导控制进行了概述；然后对车路协同技术进行了介绍，着重分析了车路协同环境下的交通数据采集及交通控制技术。最后提出了基于车路协同的入口匝道车辆汇入引导方法。
　　(2)提出了车路协同环境下考虑主线车速调节的入口匝道车辆汇入引导控制策略，建立了考虑主线车速调节的入口匝道车辆汇入引导模型。对高速公路入口匝道区域通行效率及安全性进行分析，提出避免通行能力下降及降低匝道车辆汇入冲突率的入口匝道汇入引导策略；通过搜索目标汇入间隙、调节主线车速形成目标汇入间隙的方法，为匝道车辆提供更多的可汇入间隙，通过车速引导实现兼顾安全与效率的高速公路入口匝道区域匝道车辆汇入引导控制。
　　(3)提出了车路协同环境下考虑主线车辆换道的入口匝道车辆汇入引导控制策略，建立了考虑主线车辆换道的入口匝道车辆汇入引导模型。对高速公路入口匝道汇入引导控制进行了进一步的研究，提出了车路协同环境下主线外侧车辆的换道模型，在此基础上提出了通过主线车辆换道为匝道车辆提供可汇入间隙的方法。建立了考虑主线车辆换道的入口匝道车辆汇入引导控制模型。
　　(4)对基于车路协同的高速公路入口匝道车辆汇入引导控制方法进行了仿真实验及分析。利用C++语言编写控制程序，通过COM接口控制VISSIM中的交通流，实现入口匝道车辆汇入引导控制仿真实验。根据实验结果，从提高高速公路入口匝道区域的通行效率和安全水平两方面对入口匝道车辆汇入引导控制进行评价分析。结果表明，该方法可以有效提高高速公路入口匝道区域的通行效率与交通安全。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与研究方案

1.4 论文组织结构

第2章 高速公路入口匝道交通管控技术基础

2.1 入口匝道区域交通特性分析

2.2 高速公路入口匝道交通安全技术

2.3 车路协同系统关键技术及应用

2.4 基于车路协同的入口匝道交通安全技术

2.5 本章小结

第3章 基于主线车速调节的匝道车辆汇入引导方法及模型

3.1 基于主线车速调节的匝道车辆汇入引导系统介绍

3.2 基于主线车速调节的匝道车辆汇入引导方法

3.3 匝道车辆汇入目标间隙的确定方法

3.4 基于主线车速调节的匝道车辆汇入引导模型求解

3.5 本章小结

第4章 基于主线车辆换道的匝道车辆汇入引导方法及模型

4.1 基于主线车辆换道的匝道车辆汇入引导方法

4.2 车路协同环境下主线外侧车辆的换道模型

4.3 基于主线车辆换道的匝道车辆汇入引导方法模型

4.4 本章小结

第5章 仿真实验及分析

5.1 仿真实验工具介绍

5.2 仿真实验方案设计

5.3 仿真实验实现

5.4 实验结果及分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文及参与的项目