城市快速路合流区交通特征分析与网联控制策略研究

发布时间：2020-10-15 06:38

　　城市快速路由于通行效率高、覆盖范围广,现如今已经成为城市交通重要的组成部分。在城市快速路中,匝道合流区是承担快速路与其他道路连接的关键节点,同样也是城市快速路通行效率的主要瓶颈。本文以快速路合流段车辆运行特征以及车联网环境下合流区运行效率提升方法作为研究目标,对快速路合流区换道特性进行了分析,提出了基于预换道策略的合流区通行效率提升方法,并通过Vissim对车联网环境下的提升效果进行了验证。本文主要工作如下:(1)典型城市路段合流区车流数据实地调查与分析。首先通过对国内外相关文献的分析,设计了航拍交通流框架及其处理方法。利用航拍设备对西安某典型快速路合流区车流运行数据进行了采集,采用图像处理方法对车辆轨迹进行了识别跟踪,并对合流区进行了实地勘察,获得了合流区千余辆车行驶以及换道行为数据。(2)城市道路合流区换道特征及交通流扰动分析。对300余辆换道车辆的行驶轨迹进行了分析,认为合流区内主要发生两类换道行为,一类是匝道流入车辆换道行为,另一类是主道车流因合流过程导致失稳从而引发的换道行为。随后对第二类换道行为的影响进行了分析,认为换道产生的车辆延误不仅目标车道间隙有关,同时也与换道车辆与目标车道后车速度差有关。(3)预换道方法的合流区车流优化策略研究。通过对合流区换道行为以及其造成的影响进行了分析和总结,建立了一种在网联环境下合流区的优化策略,该优化策略是通过预先使外侧车道车辆进行更合理的换道行为,从而减少合流区内主道车辆的自发换道行为,进而减少合流区总体车流在合流过程中产生的延误,提高整体通行效率。(4)预换道策略仿真验证。利用VISSIM的二次开发接口,借助Visual Basic与MATLAB建立了车联网策略的仿真平台,对普通车流与策略实施车流分别进行了20次仿真实验。并对仿真数据进行了分析,发现本文所设计的优化策略在一定情况,对合流区的整体延误有明显的提升,验证了预先换道策略的有效性。通过上述四个方面的研究,本文认为影响合流区通行的主要因素有合流过程的换道行为,还有合流过程引发的主道车流的换道行为,同时发现第二类换道行为对车流影响主要与换道速度差以及换道间隙有关。因此本文设计了减少主道换道行为的影响的控制策略,通过选定合理换道车辆预先换道的方法降低车流整体延误。随后对本文设计的策略进行了仿真,通过仿真结果说明了在均匀车流情况下,该策略能降低合流区车流延误,提高通行效率。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U491;TP391.41
【部分图文】：