车联网环境下高速公路单点入口匝道的优化控制方法研究

发布时间：2020-11-18 22:11

　　 随着机动车保有量的迅速上升,越来越高的交通出行量与有限的道路通行能力之间的矛盾日益尖锐。与此同时,大规模建设铁路、公路等基础设施的时代已经过去,为了缓解交通供需失衡问题只能通过提高交通设施的运营管理水平。美国、日本与欧洲部分国家于上个世纪末先后提出了智能运输系统的概念旨在通过先进的技术手段与有效的管理措施满足不断增长的出行需求。车联网作为智能运输系统发展的前沿技术被应用于解决交通拥堵、交通安全等一系列问题中。高速公路的入口匝道控制问题一直是学术研究的热点之一,学者们热衷于采用不同的控制方法来缓解匝道段拥堵,减少通行延误。通过车联网系统高速公路管理者可以更为迅速高效的对入口匝道及上下游的车辆进行管控,但是目前对车联网环境下高速公路入口匝道的控制方法研究并不深入。基于此,本文将研究对象聚焦于单点入口匝道,以车联网环境为研究背景,通过分析不同的控制方法在该环境下的表现为今后的研究奠定基础。首先,本文设计了车联网环境下入口匝道控制系统框架。我们分析了车联网环境对高速公路入口匝道控制系统的实际需求,根据需求提出对应的物理框架与逻辑框架。整个入口匝道控制系统以匝道汇入控制中心、车载单元与路侧单元作为信息传输的节点,以无线通信网络作为媒介保证了车车/车路之间的信息交互。其次,本文尝试模拟车路协同环境下车辆的行驶行为。合理的驾驶模型选用是车联网环境仿真的前提。本文通过对已有交通模型的分析,选定了能较好体现智能网联车辆行驶行为的模型,通过SOGA算法中对其中的参数进行了标定。在此基础上利用VISUAL STUDIO平台对VISSIM仿真平台进行二次开发,为之后动态控制匝道入口处车辆做铺垫。再次,本文在搭建的仿真平台中比较了不同匝道控制方法的优劣。在不同的仿真场景下我们选取合理的评价指标得出相应的控制方法在车联网中的表现,通过对仿真结果的深入分析确定更适用于车联网环境的匝道控制策略。最后,指出了本文的不足之处,为今后进一步的研究提供参考。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U491.54
【部分图文】：

图 1-1 本文技术路线图1.5 本章小结本章主要介绍了选题的背景与意义，指出了车联网是未来智能交通的发展趋势，此同时高速公路入口匝道管理控制方法历来为学者们所关注。通过对国内外车联网发现状与匝道控制方法的总结分析，我们发现目前对车联网环境下的匝道控制方法的研并不深入。基于此我们以单点入口匝道为切入点，以车路协同环境为研究背景，以匝10

图 2-1 路段层面匝道控制框架图通过对路段层匝道系统控制框架的分析我们可以得到车联网环境下单点入口匝道的核心组成应当包括：入口匝道汇入控制节点，主线路段 RSU（Road Side Unit, 路侧单元）设备，入口匝道 RSU 设备，入口匝道排队检测器以及信息发布单元（信号灯或辅助驾驶）等。其中汇入控制节点是入口匝道控制系统的核心，通过分析车辆所传递的实时信息获得主线路流量、速度、密度等交通流数据，计算出对应的匝道调解率，根据得到的调解率控制匝道口信号灯，发布出行信息。同时，需要设置匝道排队长度监测器当匝道上的等待车辆达到预设的最大排队长度应及时关闭匝道。其中主线路段 RSU 设备与入口匝道 RSU 设备用于与车载设备进行信息交互，获取距离匝道入口上下游的车流状况。为了保证数据传递的有效性与稳定性，一般设定状态跟新时间为五分钟，将获得的数据作为控制输入。排队检测器一般为摄像头，设置于匝道入口处，当车辆累积到匝道入口时，发送信号给入口匝道控制节点。控制中心可以调整匝道口信号灯配时或者通过车载设备向驾驶员提供辅助驾驶。根据匝道控制算法得到初步调节率，再根据上一周期的调节率进行平滑处理。当信号发布设备是匝道口信号灯时，匝道汇入控制器根据

图 2-2 单点入口匝道拓扑结构图车联网环境下高速公路入口匝道控制系统物理架构部分所提出的高速公路入口匝道段控制系统物理架构，通过将车辆实时接接车辆使用者和服务提供者，从而实现在网络平台上对所有车辆的属性信息进行提取和有效利用，并可以根据不同的功能需求对匝道段的车辆的运效的监管和提供综合服务，具体包括以下三部分： 匝道信息通讯系统联网环境高速公路入口匝道段的信息通讯系统克服了传统环境下的车载的几个缺点。先，目前的车辆系统结构不具有强大的稳定性，绝大多数的服务都依靠于，处于系统中的车辆必须要与节点获取连接才能享受服务。突发情况下与
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本文编号：2889270