基于地面路网MFD的快速路匝道控制优化策略研究

发布时间：2018-03-26 07:06

  本文选题：快速路　切入点：交通拥堵　出处：《合肥工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着城市居民生活质量和水平的提升,机动车辆拥有量急剧增长,造成城市的交通拥堵已经由点拥堵和局部拥堵演变成大规模的区域性拥堵,并且大中型城市路网结构的多样性和复杂性,现有的交通设施和管控方式,已经难以满足城市居民的出行需求。因此,为提高城市居民的出行效率,减少城市交通事故的发生率,提高快速路的运行效率和城市道路的利用率,缓解城市大规模的区域性交通问题,最为有现实意义的是针对包含快速路的城市路网区域性的交通拥堵进行研究,本文以基于地面路网MFD的城市快速路匝道控制策略优化研究。依托国家自然科学基金项目“基于时空检测的拥堵交通网络本征提取及快速疏散算法研究(No.61304195)”,通过分析快速路与地面路网之间交通流的宏观转化关系,建立了基于地面路网宏观诱导的快速路集成控制模型,最后运用实际路网进行仿真对比分析。本文的研究内容主要围绕以下几个方面展开:首先,通过对地面路网和快速路相互作用的研究,从整个路网交通状态的角度,建立了快速路出入口匝道协调控制模型;然后利用宏观基本图的特性,将地面路网进行子区划分,以整个路网交通流最优为目标,建立了地面路网宏观诱导模型。其次,根据快速路和地面路网交通量的相互转化关系,以宏观基本图理论为基础,建立了整个路网的车流平衡方程;引入快速路主线车流分离比,将出入口匝道协调控制和地面宏观诱导相结合,以路网总行程时间和总行驶距离最小为目标,建立了集成控制模型,设计了控制流程,并通过拉格朗日—拟牛顿法对模型进行求解。最后,运用实际路网进行仿真实验,对比分析本文提出的集成控制、匝道协调控制、无控制三种方法。仿真结果表明:采用集成控制的整个路网运行效率比单独采用匝道协调控制和无控制的效率高,有效地缓解了区域性的交通拥堵,并提高了整个路网的道路利用率。
[Abstract]:With the improvement of the quality of life and the level of urban residents, the number of motor vehicles has increased dramatically, resulting in traffic congestion has changed from point congestion and local congestion to large-scale regional congestion. Moreover, the diversity and complexity of the network structure of large and medium-sized cities, the existing traffic facilities and control methods, have been difficult to meet the travel needs of urban residents. Therefore, in order to improve the travel efficiency of urban residents, To reduce the incidence of urban traffic accidents, to improve the efficiency of expressway operation and the utilization of urban roads, and to alleviate the large-scale regional traffic problems in cities, The most practical significance is to study the regional traffic congestion of urban road network including expressway. In this paper, the optimal control strategy of urban expressway ramp based on MFD is studied. Based on the project of National Natural Science Foundation of China, "Research on Eigen extraction and Rapid evacuation algorithm of Traffic congestion Network based on time and Space Detection", the method is divided into two parts: No. 61304195). This paper analyzes the macroscopic transformation of traffic flow between expressway and ground road network. The integrated control model of expressway based on macroscopic guidance of ground road network is established. Finally, the simulation and contrast analysis of actual road network is carried out. The research contents of this paper mainly focus on the following aspects: first, Based on the study of the interaction between the ground road network and the expressway, and from the point of view of the traffic state of the whole road network, the coordinated control model of the freeway ramp is established, and then the ground road network is divided into sub-areas by using the characteristics of the macroscopic basic map. Taking the optimal traffic flow of the whole road network as the goal, the paper establishes the macroscopic guidance model of the ground road network. Secondly, according to the mutual transformation relationship between the expressway and the traffic volume of the ground road network, based on the macroscopic basic map theory, The vehicle flow balance equation of the whole road network is established, the separation ratio of the main line of the expressway is introduced, the coordinated control of the on-ramp is combined with the macroscopic guidance of the ground, and the goal is to minimize the total travel time and the total driving distance of the road network. The integrated control model is established, the control flow is designed, and the model is solved by Lagrangian quasi-Newton method. Finally, the integrated control and ramp coordinated control proposed in this paper are compared and analyzed by the simulation experiment of the actual road network. The simulation results show that the efficiency of the whole road network with integrated control is higher than that of single ramp coordinated control and no control, and the regional traffic congestion can be effectively alleviated. And improve the road utilization ratio of the whole road network.
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U491

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本文编号：1666855