快速路入口匝道及其銜接交叉口協(xié)調優(yōu)化控制理論與實施方法研究.pdf

1、本報告立足于緩解快速路入口匝道及其銜接交叉口的交通問題，以快速路入口匝道及其銜接交叉口的交通流為研究對象，通過分析該銜接區(qū)域影響范圍內的交通流運行特征，研究交叉口信號控制、匝道調節(jié)、區(qū)域交通流誘導的運行機理，構建城市快速路及其銜接交叉口的交通協(xié)調控制優(yōu)化模型并求解，提出不同交通狀態(tài)不同目標下的交通協(xié)調控制策略及實施技術。本報告主要研究內容：(1)快速路入口匝道及其銜接交叉口的交通流運行特征分析本報告研究城市快速路入口匝道及

2、其銜接交叉口的交通流特性，基于上匝道交通狀態(tài)及其銜接交叉口關聯(lián)車道流的動態(tài)數(shù)據(jù)分析，通過現(xiàn)象分析其本質，為協(xié)調優(yōu)化控制提供數(shù)據(jù)分析和策略依據(jù)。(2)入口匝道及其銜接交叉口區(qū)域的交通控制機理研究快速路入口匝道及其銜接交叉口的交通流控制方法包括匝道調節(jié)、快速路速度引導、交叉口信號控制、區(qū)域交通流誘導等常用的控制手段，其中前三者主要是調整交通流在時間上的分布，而交通流誘導主要是在空間上均衡道路網區(qū)域內的交通流。本報告分析各交通控

3、制方法的運行機理，研究它們之間的協(xié)調交互，為協(xié)同控制的實施技術提供基礎。(3)入口匝道及其銜接交叉口交通流協(xié)調控制優(yōu)化模型構建與求解通過分析匝道調節(jié)、交叉口信號控制、區(qū)域交通流誘導的運行機理和耦合作用，集成信號控制模型和動態(tài)交通分配，對入口匝道及其銜接交叉口作用區(qū)域的交通流建立全局最優(yōu)交通模型，研究簡單實用可靠的求解算法。(4)交通協(xié)調控制策略及實施技術對于快速路入口匝道及其銜接交叉口區(qū)域的交通流運行狀況，可能存在快速路

4、主線擁堵、入口匝道排隊過長、交叉口間車流擁堵等不同交通狀態(tài)，因此，需要針對不同的交通狀態(tài)、不同的擁堵地點，設立不同的交通控制目標，實施相應的有效協(xié)同控制策略，制定匝道調節(jié)、交叉口信號控制、區(qū)域交通流誘導的聯(lián)動實施方案。主要成果總結為以下幾點：(1)以實際應用為出發(fā)點，創(chuàng)新性提出基于上匝道交通狀態(tài)及其銜接交叉口強關聯(lián)車道流的綜合分析方法，并應用于宛平南路出入口匝道及宛平南路中山南二路交叉口的交通流特征實例分析，結果表明，該方

5、法通過數(shù)據(jù)采集，交通現(xiàn)象分析，上匝道及銜接交叉口關聯(lián)車道流強弱相關性分析，建立解析動態(tài)交通流特性的模型，實際應用中有針對性，有操作性，能為協(xié)同控制策略提供很好的決策性依掘。(2)總結了美國、歐洲等匝道調節(jié)控制應用的經驗，與《中國交通信息產業(yè)》一起設計了國內交通信號控制系統(tǒng)調查問卷，分析了國內12個城市交通信號控制系統(tǒng)的應用及存在的問題，為匝道調節(jié)與交叉口協(xié)調控制的研究與實施奠定基礎。(3)在入口匝道理論、地面交叉口協(xié)調控

6、制理論單獨分析的基礎上，研究提出了入口匝道及其銜接交叉口協(xié)調控制優(yōu)化模型，闡述了分層協(xié)同優(yōu)化的基本思路，通過分析上匝道與主線、上匝道與地面銜接交叉口的影響關系，研究了上匝道不同交通狀態(tài)下的控制目標，構建了通道協(xié)調控制模型，并在分析常見算法優(yōu)缺點基礎上，提出基于層次分析的分布式求解算法，首先上匝道和地面交叉口分別按照容量—需求、區(qū)域協(xié)調分布優(yōu)化，然后在判斷匝道狀態(tài)的基礎上，以上匝道為目標進行通道整合優(yōu)化。(4)分析了上海市高

7、架道路近180個出入口匝道交通現(xiàn)象，基于信控匝道實施必要性和可行性條件，提出可實施信控的入口匝道，總結了目前上海市高架入口匝道控制設備接入及運行管理現(xiàn)狀，為匝道協(xié)調控制的實施打下基礎。(5)基于上海市高架道路和地面道路交通管理現(xiàn)狀，搭建了實施入口匝道及其銜接交叉口協(xié)調控制的實施架構，提出信息共享方案，研究了入口匝道動態(tài)調節(jié)控制方法，協(xié)調控制下SCTAS相應的特征參數(shù)調整技術以及匝道信控條件下可變信息板協(xié)同誘導。本報告研究成

8、果適應了我國中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要，對于揭示快速路匝道入口及其銜接交叉口的交通流特征，提供多控制系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化模型和策略，緩解大城市嚴重的通道擁堵問題、優(yōu)化網絡交通流具有很重要的意義。并且，研究成果在快速路及其銜接交叉口交通流多目標優(yōu)化模型建立、算法求解上有突破性進展，并提出不同交通狀態(tài)下交通控制協(xié)同實施策略，在前人已有的成果上有所突破，對于我國開發(fā)具有自主知識產權的交通協(xié)同控制系統(tǒng)具有核心技術支撐作用，具有廣闊的應用前