受控路网的交通流平衡条件研究
本文选题:区域控制 + 受控路网 ; 参考:《西南交通大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着机动车保有量的不断增加,城市道路交通拥挤问题日趋严重,制约了出行者的正常工作与生活。近年来,智能交通体系建设与发展越来越完善,提升了及时获取道路网络中各类交通信息的可能性,为城市交通的动态监测与管理提供了良好的发展契机。在这样的背景下,基于自动控制理论的城市交通管理研究逐渐受到学界关注,相关研究成果为受控路网条件下的城市交通网络研究提供了新的研究视角与方向。传统的城市交通区域控制策略由于无法准确获知路网的全部信息,对路网交通流的平衡状态判断存在误差,因此控制效果不能让人满意;而受控路网可以准确获得网络内所有道路的交通完备信息,然后利用其宏观基本图的动态集聚性获取交通流平衡条件下的车辆运行规律,为制定有效可行的拥挤控制策略提供了依据。论文通过受控路网宏观基本图进行交通流平衡条件的研究,主要包括以下几个方面的内容:(1)从受控路网的网络状态特性和网络交通流分布特性两个方面剖析了受控路网的交通流基本特性;得到了用以描述和刻画交通流动态性的路网边界车辆流入流出率测算方程;提出受控路网交通流平衡条件的判断准则,然后对未达到平衡条件及达到平衡条件下的网络交通运行状态进行分析研究。(2)基于交通流平衡理论和宏观基本图的特性,建立了考虑网络内部累积车辆对网络整体运行状态影响的受控路网交通流平衡的双层规划模型。上层模型为路网边界车辆的流入流出率控制模型,用于描述网络边界进出车辆与网络整体交通运行状态的关系;下层模型为用户最优动态交通流分配模型,用于描述出行者在网络内部的路径选择行为。本文采用MSA算法对模型进行求解.在求解过程中将路网交通运行状态方程引入到下层模型,明确路网边界路段交通流与网络整体交通流之间的关系,进而实现对受控路网交通流平衡模型的求解,并得到具体的边界控制策略。(3)通过Sioux Falls测试路网进行算例分析,验证了基于受控路网交通流平衡条件模型获取的边界控制策略的有效性。通过对比控制策略实施前后路网内车辆平均速度、车辆平均延误及路网总延误三项指标,结果表明基于受控路网交通流平衡条件的边界控制策略能够有效改善网络内车辆的运行状态,提高网络整体通行效率,达到缓解区域交通拥堵的目的。本文通过对受控路网交通流平衡条件的研究,得到平衡条件的判定准则及平衡条件下受控路网的运行状态方程,然后通过建立双层规划模型验证受控路网平衡条件下的控制策略可以有效改善网络通行效率。今后将对平衡条件下缓解路网拥堵的具体控制策略进行进一步的研究。
[Abstract]:With the increasing number of motor vehicles, urban road traffic congestion is becoming more and more serious, which restricts the normal work and life of travelers. In recent years, the construction and development of intelligent transportation system is becoming more and more perfect, which promotes the possibility of getting all kinds of traffic information in the road network in time, and provides a good development opportunity for the dynamic monitoring and management of urban traffic. In this context, the study of urban traffic management based on automatic control theory has gradually attracted the attention of scholars. The related research results provide a new perspective and direction for the study of urban traffic network under the condition of controlled road network. Because the traditional urban traffic area control strategy can not accurately know all the information of the road network, there is an error in judging the equilibrium state of the road network traffic flow, so the control effect is not satisfactory. The controlled road network can accurately obtain the complete traffic information of all the roads in the network, and then use the dynamic concentration of its macroscopic basic map to obtain the vehicle operation law under the condition of traffic flow balance. It provides the basis for making effective and feasible congestion control strategy. In this paper, the traffic flow equilibrium condition is studied through the macroscopic basic map of controlled road network. It mainly includes the following aspects: 1) analyzing the basic characteristics of traffic flow of the controlled road network from two aspects: the network state characteristics and the network traffic flow distribution characteristics of the controlled road network; The calculation equation of vehicle inflow and outflow rate at the boundary of the road network is obtained to describe and depict the dynamic characteristics of traffic flow, and the criterion for judging the traffic flow equilibrium condition of the controlled road network is proposed. Then the network traffic running state under the condition of unbalance and equilibrium is analyzed and studied. (2) based on the theory of traffic flow equilibrium and the characteristics of macroscopic basic graph, A bilevel programming model for the traffic flow balance of a controlled road network is established, which considers the influence of accumulated vehicles in the network on the overall running state of the network. The upper layer model is the control model of the inflow and outflow rate of the vehicles in and out of the network boundary, which is used to describe the relationship between the network boundary vehicles and the whole network traffic state, and the lower layer model is the user's optimal dynamic traffic flow assignment model. Used to describe the path selection behavior of travelers within the network. In this paper, MSA algorithm is used to solve the model. In the process of solving the problem, the state equation of traffic operation of road network is introduced into the lower layer model, and the relationship between the traffic flow in the boundary section of the road network and the overall traffic flow of the network is clarified, and the solution of the traffic flow equilibrium model of the controlled road network is realized. A concrete boundary control strategy is obtained. An example is obtained by Sioux Falls test, which verifies the effectiveness of the boundary control strategy based on the traffic flow equilibrium condition model of the controlled road network. By contrasting the control strategy before and after the implementation of the road network, the average speed of vehicles, the average delay of vehicles and the total delay of road network are three indexes. The results show that the boundary control strategy based on the equilibrium condition of traffic flow in controlled road network can effectively improve the running state of vehicles in the network, improve the overall traffic efficiency of the network, and achieve the purpose of alleviating regional traffic congestion. In this paper, through the study of the traffic flow equilibrium condition of the controlled road network, the criterion of the equilibrium condition and the operation state equation of the controlled road network under the equilibrium condition are obtained. Then the two-level programming model is established to verify that the control strategy can effectively improve the network traffic efficiency under the condition of controlled road network balance. In the future, further research will be carried out on the specific control strategies to alleviate road network congestion under balanced conditions.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U491
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 徐伟民,熊烈强;与车辆跟驰理论统一的一维交通流动力模型研究[J];武汉工业学院学报;2001年04期
2 徐伟民,熊烈强;与车辆跟驰理论统一的一维交通流动力模型研究[J];交通运输系统工程与信息;2002年01期
3 冯蔚东,陈剑,贺国光,刘豹;交通流中的分形研究[J];高技术通讯;2003年06期
4 俞洁,杨成斌;交通流理论发展分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2004年02期
5 杨瑞,李洋,吕文超;城市干路交通流实施混沌智能控制方法的研究[J];林业机械与木工设备;2004年10期
6 李松;贺国光;张杰;;基于交通流灰色关联熵的交通流无序转化研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2010年01期
7 冯蔚东,贺国光,刘豹;交通流理论评述[J];系统工程学报;1998年03期
8 袁振洲,李巍屹;加强动态交通流分配理论与方法研究的论述[J];科技导报;2000年09期
9 张鹏,刘儒勋;交通流问题的有限元分析和模拟(Ⅰ)[J];计算物理;2001年04期
10 王晓原,隽志才,贾洪飞,朴基男;交通流突变分析的变点统计方法研究[J];中国公路学报;2002年04期
相关会议论文 前10条
1 张鹏;戴世强;刘儒勋;;多等级交通流中的非线性波及其数值模拟[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年
2 戴世强;;交通流研究与技术科学思想[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年
3 王立锋;李正熙;;基于车辆跟驰理论的交通流动力学模型与数值仿真[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
4 王立锋;李正熙;;基于车辆跟驰理论的交通流动力学模型与数值仿真[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集(二)[C];2005年
5 陈建阳;孙立军;杨东援;;交通流及其复杂性研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
6 于建玲;关积珍;刘静;李军;王贞君;;交通流的多重分形性质与交通拥堵关系的研究[A];2007第三届中国智能交通年会论文集[C];2007年
7 邝华;张国新;;城市路网四向交通流的时空斑图动力学研究[A];第七届全国青年计算物理学术会议论文集[C];2013年
8 李军;朱雪良;关积珍;;快速路交通流检测器干扰问题[A];2008第四届中国智能交通年会论文集[C];2008年
9 范炳全;李宝强;马春林;童道琴;;高架道路交通流的控制方法[A];西部开发与系统工程——中国系统工程学会第12届年会论文集[C];2002年
10 赵慧;于雷;耿彦斌;;国内外实时交通流数据质量控制比较与分析[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
相关博士学位论文 前10条
1 张勇;交通流的非线性分析、预测和控制[D];北京交通大学;2011年
2 康义容;考虑CPS传输可靠性的车车协同稳定性分析[D];重庆大学;2015年
3 郑伟范;基于相互作用势的交通流随机行为研究[D];西南交通大学;2016年
4 周旦;城市基本路段混合非机动车交通流特性研究[D];浙江大学;2016年
5 曾莹;交通流Aw-Rascle模型相关问题的研究[D];上海大学;2014年
6 张伟;城市交通流数据优化感知关键技术研究[D];大连理工大学;2015年
7 韦伟;基于实测数据的道路交通状态特征及拥堵传播规律分析方法[D];北京交通大学;2017年
8 高坤;从基本图方法到三相交通流理论[D];中国科学技术大学;2008年
9 彭光含;交通流复杂耦合动态特性模拟研究[D];重庆大学;2009年
10 曹宝贵;交通流复杂动态特性与交通拥堵问题研究[D];吉林大学;2010年
相关硕士学位论文 前10条
1 万兴义;交通流混沌研究初步[D];天津大学;2003年
2 赵培丰;非常规道路的机动车碳排放数值模拟分析[D];山东大学;2015年
3 徐晓丹;城市隧道出入口交通流拥挤问题研究[D];南京林业大学;2015年
4 杨江波;基于HMM的短时交通状态预测研究[D];太原理工大学;2013年
5 姜茹嫣;基于元胞自动机的信号交叉口交通流的研究[D];重庆交通大学;2015年
6 张锦龙;高速公路特殊路段交通流仿真研究[D];兰州交通大学;2015年
7 陆静晔;基于代理的交通流建模研究[D];南京邮电大学;2015年
8 肖霞;双车道交通流动力学模型研究[D];长沙理工大学;2013年
9 盘意伟;快速路入口匝道合流区的瓶颈形成机理与特性研究[D];东南大学;2015年
10 张靖宇;城市主干道交通流额外排放建模及其仿真研究[D];山东大学;2016年
,本文编号:1802291
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/1802291.html