高速公路可变限速控制系统控制策略研究

摘要

超速行驶、车速离散性高是我国高速公路交通事故的主要诱发原因。合理的路段限速值能够提高驾驶员对于限速值的遵从度，从而减少车速离散值，提高高速公路行车安全。高速公路可变限速控制技术可以根据变化中的道路交通环境对限速值进行动态调节。它通过先进的交通流参数和气象参数检测技术，自动根据当前道路交通与天气条件计算路段合理限速值，并通过信息实时发布技术将限速信息发布给驾驶员。可变限速控制技术对于提升高速公路行车安全具有重要实际应用价值。
　　高速公路可变限速控制技术的关键在于如何制定科学、合理的可变限速控制策略。可变限速控制策略包含如下内容：可变限速控制何时启动、如何根据当前交通流状态确定限速值、限速值变化的周期与幅度及多个限速控制点之间如何协调。本研究依托《国家道路交通安全科技行动计划》子课题，对高速公路可变限速控制系统最优控制策略进行研究，为可变限速控制技术的实际应用提供重要理论依据和关键技术支持。
　　研究采用微观交通仿真技术对可变限速控制策略的控制效果进行分析。文中首先阐述了在PARAMICS微观交通仿真软件中建立可变限速控制系统平台的架构方法，提出了将可变限速控制策略接入PARAMICS仿真平台的二次开发过程，研发了基于遗传算法的PARAMICS仿真软件自动参数标定软件，并根据真实交通流数据对仿真平台进行参数标定与验证。
　　其次，论文设计了多点控制多点协调模式下可变限速控制策略，选用车道内车速离散值、车道间车速离散值及上下游速度差作为安全评价指标，重点针对控制模式选择、启动阈值、限速值制定方法、控制点间协调、限速控制发布方式及持续时间等控制策略参数取值进行仿真测试，对比了各控制策略方案对于提高路段交通安全性的效果，给出了每种策略的适用范围，并对最优控制策略的控制效果进行了讨论。
　　最后，依托科技行动计划课题七《道路交通安全执法技术及大范围示范应用》专题五《公路车速综合管控技术》，将本研究提出的控制策略应用于浙江省杭甬高速可变限速控制示范路段。对可变限速控制软件设计结构与功能进行了阐述，分析与讨论了可变限速控制策略对于路段交通流参数、通行效率及对于行车安全的影响。