收费公路出入口匝道与衔接信号交叉口的协同控制方法研究

发布时间：2020-06-07 10:32

【摘要】：我国收费高速公路和城市道路分别归属不同的部门管辖,独立设计建设,独立经营。高速公路收费站与城市信号交叉口的衔接路段是两大路网临界的特殊区域,同时是道路瓶颈点,衔接路段的交通状态直接影响两大路网的交通运输,随着交通出行需求的日益增长,衔接路段的交通拥堵问题日渐突出,已经不容忽视。为适应于我国交通运输行业安全与畅通的发展需求,我们亟需对此展开系统研究,以建立高速公路与城市道路一体化、系统化、智能化的管理体系。本文主要研究内容包括以下四部分:第一,进行交通关联性分析,论证了收费高速公路出入口匝道、收费站与衔接交叉口三者之间进行协同控制的必要性。第二,针对收费站衔接单信号交叉口的情况,以目标区域延误最小化或通行能力最大化为控制目标,以预防收费匝道与收费广场、交叉口及衔接路段发生排队溢出为约束条件,对非饱和与饱和两种交通状态分别提出了收费高速公路出入口匝道与衔接交叉口的协同控制方法,这样一方面实现了收费站的通过车辆数与交叉口的信号配时相互协调,另一方面挖掘了收费站通调控车流的功能,以保障高速公路出入口车流的正常通行。仿真案例分析也验证模型这些特点。第三,针对收费站双进双出车流衔接双交叉口的情况,以各目标节点之间的排队长度为约束条件,建立了饱和交通状态下通行能力最大化的多目标协同控制模型,将收费公路出口车流分散至周边交叉口群,预防连接路段发生排队溢出并避免因公路入口车流无限制而引起的高速公路主线拥挤。广州市北二环高速北村收费站的案例仿真分析也表明该模型的合理性,可以有效控制链接路段的车辆排队长度,均衡路网拥挤度。第四,为了避免交通拥堵转移至收费站周边交叉口群,本文引入模糊控制理念,首先将出入口匝道、收费站与衔接交叉口作为一个车流起源与消散的整体,然后对周边交叉口群进行区域模糊控制,调整各进口相位的绿灯时间,使交通流均衡分散于周边交叉口。最后通过实例仿真分析验证了区域协同控制方法的可行性与优越性。
【图文】：

图 3-7 仿真交通流量输入型求解及方案对比例中以固定信号周期 C0=160s 进行信号配时，最优化函数其他参数确定过、最大绿灯时间分别取值 15s、60s；全红与行人过街绿灯时间均为 40s，损失时间 L=49s；路段防拥堵的控制阈值的参数标准车长度 6vL m，，车头路段1 = 0.85，匝道2 = 0.85，则有M NQ Q 106，Rex RenQ 64， Q 0.458 辆/秒，, ,0.431e l n lP P 辆/秒。根据调研数据大车、小车车型比例为通工程学》[72]查表车道功能影响系数取值ht =2.65。上述参数以及实时仿通流量与排队数据代入模型中进行求解。ISSIM 中输入流量进行仿真，仿真时长为 24000s，MATLAB 求解模型输反馈至 VISSIM 以调控信号配时与收费站通行能力，随机输出五组仿真过

制方案19200 0.202 0.280 0.443 5.26 15.2424000 0.270 0.268 0.387 4.55 13.393.4.3 仿真结果分析改变 VISSIM 中随机种子参数，进行多次仿真反复验算，对比现状定时控制模式和韦氏分时段配时模式，输出仿真过程中路网整体的车辆平均延误时间和平均排队长度等评价指标进行对比分析，仿真结果如表 3-3 与如图 3-8 和图 3-9 所示。表 3-3 不同方案下的交通优化率仿真对比方案对比评价指标平均延误 平均排队长度 平均停车次数 出口路段通过率 入口路段通过率韦氏配时 -7.19% -6.10% -6.56% +8.44% -1.5%协同控制 -21.22% -16.38% -20.91 +14.13% +1.7%
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491.54

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本文编号：2701284