快速路集总式匝道控制系统建模与算法

摘要

城市快速路是大城市道路网络的重要组成部分。随着交通需求的快速增长，快速路交通拥挤现象屡见不鲜。入口匝道控制作为缓解快速路交通拥挤最为有效的措施之一，已经得到广泛地应用。因此以入口匝道控制为基础，综合考虑与其它交通控制措施的集成，对集总式匝道控制系统进行全面的研究，具有重要的理论意义和实用价值。首先回顾了各种入口匝道控制算法，提出了本文的研究方向。根据上海外环线的实际交通数据，对交通量、交通密度和速度之间的关系进行了分析，提出了符合实际交通状况的宏观交通流改进模型，并对模型的参数进行了标定。在单匝道控制方面，本文综合考虑快速路主线交通密度、入口匝道排队长度两个因素，对入口匝道实施了模糊控制，仿真结果表明模糊控制优于定时控制，具有良好的控制效果。在多匝道协调控制方面，本文提出了基于Multi-agent的多匝道协调控制系统，对协调控制系统模型的构建及算法进行了详细的阐述，仿真结果表明多匝道协调控制有利于均衡利用各个入口匝道，有利于延缓快速路交通拥挤的形成和有利于加速快速路交通拥挤的消散。与单匝道控制相比，能取得更好的控制效果。在入口匝道与地面道路交叉口协调控制方面，本文提出了一种自适应协调控制算法。该算法主要包括入口匝道控制模块和交叉口控制模块，其中入口匝道控制模块能根据入口匝道排队长度情况自适应地调整入口匝道调节率；交叉口控制模块能根据出入口匝道的排队长度、交叉口各进口道的车辆排队长度自适应地改变配时计划。利用ⅥSSIM微观仿真模型对本文提出的协调控制算法进行了仿真实验，实验结果表明协调控制不仅改善了快速路的交通状况，同时也改善了地面道路的交通状况。最后对快速路交通通道控制问题进行了研究，提出了交通通道控制的一般分析框架。建立了一个在事件状态下的交通通道集成优化控制模型，通过对优化控制模型中目标函数的评述，表明该优化控制模型具有简单实用的特点。关键词：快速路，匝道控制，交叉口信号控制，协调控制，通道控制

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文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究意义

1.2文献综述

1.3匝道控制问题分析

1.4研究背景和研究内容

第2章快速路交通流模型

2.1引言

2.2交通流模型评述

2.3快速路交通流运行特性

2.4改进的快速路交通流模型

2.4.1改进交通流模型的建立

2.4.2交通流模型参数的设定

2.5本章小结

第3章单入口匝道模糊逻辑控制

3.1引言

3.2模糊控制原理

3.3模糊控制在入口匝道控制中的应用

3.3.1快速路交通流特性与匝道控制模型

3.3.2入口匝道模糊控制器的设计

3.3.3仿真实验

3.4本章小结

第4章基于Multi-agent的多匝道协调控制系统

4.1引言

4.2现有的多匝道协调控制系统结构分析

4.3基于Multi-agent的多匝道协调控制系统结构

4.4多匝道协调控制算法

4.4.1 Q-学习算法

4.4.2多匝道协调控制模型

4.4.3仿真实验

4.5本章小结

第5章入口匝道与地面道路信号交叉口的协调控制

5.1引言

5.2快速路与地面道路相衔接区域交通问题分析

5.3研究区域交通描述

5.4协调控制策略

5.4.1协调控制框架

5.4.2入口匝道自适应控制模块

5.4.3交叉口自适应控制模块

5.5仿真实验

5.6本章小结

第6章快速路交通通道集成控制策略

6.1引言

6.2通道集成控制策略

6.3通道控制分析框架

6.4通道集成优化控制模型

6.4.1问题描述

6.4.2模型建立

6.4.3目标函数评述

6.5本章小结

第7章结论与展望

7.1本文取得的主要成果

7.2今后的工作

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果