結(jié)合部路網(wǎng)匝道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解與協(xié)同控制方法研究.pdf

1、大城市結(jié)合部路網(wǎng)擁堵日益嚴(yán)重，而相應(yīng)的交通管理和控制卻明顯欠缺?？紤]到結(jié)合部區(qū)域與中心城區(qū)在交通體系結(jié)構(gòu)、路網(wǎng)空間布局和交通流特征等方面均存在顯著的差異，在中心區(qū)所采取的應(yīng)對(duì)擁堵措施在結(jié)合部區(qū)域并沒有很好的實(shí)現(xiàn)條件。應(yīng)對(duì)大城市結(jié)合部路網(wǎng)的交通擁堵已成為亟需解決的現(xiàn)實(shí)問題，同時(shí)，也是我國(guó)智能化交通控制領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究創(chuàng)新的一個(gè)空白點(diǎn)。為此，本文應(yīng)用系統(tǒng)工程方法，在對(duì)結(jié)合部路網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解后，將結(jié)合部路網(wǎng)擁堵歸結(jié)為三類并形成了各自相應(yīng)的研究問題

2、，包括(1)高速公路轉(zhuǎn)向城市快速路匝道多目標(biāo)協(xié)調(diào)控制；(2)高速公路聯(lián)絡(luò)線主線關(guān)聯(lián)多匝道協(xié)同控制；(3)互通式立交擁堵多匝道協(xié)同控制。結(jié)合各問題特點(diǎn)，設(shè)計(jì)、論證和檢驗(yàn)以匝道為實(shí)施載體的交通控制方法，三個(gè)部分的研究層層遞進(jìn)，由最基礎(chǔ)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解與狀態(tài)描述建模、控制目標(biāo)和控制策略的設(shè)計(jì)、控制方程的建立、控制律算法設(shè)計(jì)到多點(diǎn)控制的協(xié)同，再到系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的控制，構(gòu)成了一個(gè)點(diǎn)、線、面的研究結(jié)構(gòu)。
　　本文研究?jī)?nèi)容主要有如下幾個(gè)方面：
　

3、　(1)對(duì)單匝道控制中的基礎(chǔ)問題進(jìn)行了研究，建立了匝道排隊(duì)冗余等待時(shí)間模型，并以兼顧公平和效率的目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)思想，以冗余等待時(shí)間為新的控制參數(shù)，建立了改進(jìn)的匝道多目標(biāo)協(xié)調(diào)控制方程。以高速公路轉(zhuǎn)向城市快速路匝道為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了單匝道多目標(biāo)協(xié)調(diào)控制的作用效果仿真試驗(yàn)，應(yīng)用支持向量機(jī)方法設(shè)計(jì)了匝道控制律的求解流程對(duì)方程求解，與其他控制方法進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)對(duì)四種情況下各種時(shí)間指數(shù)的變化規(guī)律和原因進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了控制方法在減少冗余等待時(shí)間方面的作用

4、，以及控制方程在避免信息缺失和信息冗余方面的改進(jìn)效果。
　　(2)對(duì)高速公路聯(lián)絡(luò)線主線關(guān)聯(lián)多匝道協(xié)同控制問題進(jìn)行了研究，在對(duì)主線關(guān)聯(lián)多匝道系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解和系統(tǒng)描述基礎(chǔ)上，建立了以“主線機(jī)動(dòng)容量”合理分配和高效利用為目標(biāo)的主線關(guān)聯(lián)多匝道協(xié)同控制模型。以高速公路聯(lián)絡(luò)線多匝道為對(duì)象進(jìn)行案例仿真，以匝道排隊(duì)、容量負(fù)擔(dān)比、冗余等待時(shí)間以及平均冗余等待周期數(shù)指標(biāo)等進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了協(xié)同控制模型在均衡各入口匝道排隊(duì)負(fù)擔(dān)、提高主線通行能力等方面的

5、作用。
　　(3)對(duì)互通式立交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，展開為二維無交叉多源多匯網(wǎng)絡(luò)，對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了說明并給出了確定受控弧的方法。將立交結(jié)構(gòu)展開后，結(jié)合殘量網(wǎng)絡(luò)方法求解了互通立交網(wǎng)絡(luò)最大流；在動(dòng)態(tài)特性推算中，應(yīng)用流量反推方法對(duì)展開的互通立交網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)流譜進(jìn)行推算并確定互通立交網(wǎng)絡(luò)的受控弧。
　　(4)對(duì)高速公路聯(lián)絡(luò)線與城市快速路互通式立交多匝道協(xié)同控制問題進(jìn)行了研究，以推遲立交網(wǎng)絡(luò)擁堵失效并提高擁堵時(shí)立交網(wǎng)絡(luò)通行效率和穩(wěn)定性為目標(biāo)，