城市快速路主辅路交通流分析与控制方法研究

摘要

城市快速路是一个相对封闭的系统，通过立交和匝道与城市道路系统衔接。随着交通需求的剧增再加上目前我国还没有一个统一的快速路建设标准，已建成的快速路匝道衔接段具有交通组织复杂，易发生拥堵的特点。为了更好地协调城市快速路主辅路的资源利用，有必要深入研究城市道路系统与快速路系统的运行规律以及相互关系。
　　 本文的研究对象是城市快速路与地面交通衔接的常用形式之一——菱形立交。首先基于实测数据，在对快速路路段，辅路路段以及连接匝道的交通特性进行研究的基础上，通过仿真技术分析了主路交通量、转向比，辅路流量，进道口拓宽长度和辅路交织比对主辅路出口衔接段区域的影响，提出控制思路并对出口匝道控制策略进行评价。在对入口匝道控制问题上提出了基于ALINEA的考虑匝道排队长度限制的改进控制方法，并采用卡尔曼滤波进行车辆到达的估计，通过实例分析验证了控制效果的有效性。
　　 在出口匝道控制策略上，针对排队回溢引起的出口拥堵控制方法进行研究，分别采用匝道关闭、以及基于ALINEA的辅路信号灯策略并对结果进行分析对比，结果显示匝道关闭和辅路信号灯策略都能避免排队回溢现象，然而在对主路交通影响上，辅路信号灯控制较匝道关闭策略更优。
　　 在对入口匝道区域的控制上，考虑到经典的匝道控制方法ALINEA，缺乏对匝道排队长度的约束，易造成匝道排队过长的缺点；而国外流行的Queue Override是一个粗糙的调节器不能真正实现排队长度反馈机制。在ALINEA方法的基础上.引入排队长度约束公式，并结合菱形立交交叉口与入口匝道流量的相关关系，采用卡尔曼滤波对公式中重要的参数——匝道需求量进行实时预测。最后，采用VAP语言在VISSIM平台上分别模拟了ALINEA、Queue Override以及改进后的ALINEA，仿真结果显示，与前两种方法相比，改进后的ALINEA能够使排队长度处于较低水平，且各项指标均较优。