高速公路不停车计重收费（EWTC）车道控制系统设计与仿真

发布时间：2017-08-16 19:06

  本文关键词：高速公路不停车计重收费（EWTC）车道控制系统设计与仿真

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【摘要】：为了治理超载、超限,交通运输部颁布实施了多项相关措施,计重收费就是其中一项有效措施。然而,计重收费也形成了高速公路的通行瓶颈。在经济发展高峰时期,主要高速公路计重收费站拥堵十分严重,而高速公路不停车计重收费(EWTC)系统的研究能够极大的提高收费站的通行效率,有效解决计重收费站拥堵问题。本文基于EWTC系统,对EWTC车道控制系统进行了设计与研究。本文通过分析EWTC车道控制系统设计中的关键问题及功能需求,充分考虑到车辆长度、速度和动态计重设备对车辆行驶和车道控制的影响,对EWTC车道控制系统进行了包括车道布局,控制接口与外围设备等的总体设计。为了便于对系统的管理和逻辑分析,系统分为正常工作、人工处理、系统维护三个状态。在这三种状态下,分别对车道RSU天线、费额显示屏、自动栏杆、计重设备、报警器、抓拍设备等外围设备控制逻辑进行详细分析和具体设计,并根据逻辑设计要求对车道检测线圈进行总体布设和逻辑分析。根据逻辑设计方案要求,设计出系统整体工作流程。针对设计方案,本文利用VISSIM微观交通仿真工具建立EWTC车道仿真模型,对车道控制系统控制逻辑进行了验证,并应用仿真模型得出了不同车速下EWTC车道的通行能力。由仿真结果可知,本文EWTC车道控制系统设计方案可行,能够实现多车连续通行。在限定速度下,EWTC车道通行能力最大能达到MTC车道的10倍左右,具有很高的工程实用价值。
【关键词】：不停车计重收费 EWTC 控制逻辑 交通仿真 通行能力
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究概况与发展趋势11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容及结构安排13-15
• 第二章 EWTC系统概述15-19
• 2.1 EWTC系统简介15
• 2.2 EWTC系统组成15-17
• 2.3. EWTC工作模式17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 EWTC车道控制系统总体设计19-34
• 3.1 车道控制系统关键问题及解决思路19-20
• 3.2 车道控制系统功能需求分析20-22
• 3.2.1 入口车道控制系统功能需求20-21
• 3.2.2 出口车道控制系统功能需求21-22
• 3.3 车道总体布局22-27
• 3.3.1.车道主要几何参数说明22
• 3.3.2 车道主要区域划分22-23
• 3.3.3 车道主要设备布局23-27
• 3.4 主要控制接口及外围设备27-33
• 3.4.1 主要控制接口27-28
• 3.4.2 车道控制器28-29
• 3.4.3 I/O控制设备29-30
• 3.4.4 串口控制设备30-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 EWTC车道控制系统逻辑设计34-63
• 4.1 车道工作状态的划分和设计34-36
• 4.1.1 正常工作状态34-35
• 4.1.2 人工处理状态35-36
• 4.1.3 系统维护状态36
• 4.2 车道设备控制逻辑设计36-48
• 4.2.1 RSU天线逻辑设计36-40
• 4.2.2 费额显示屏逻辑设计40-42
• 4.2.3 交通信号灯逻辑设计42-43
• 4.2.4 车道报警器逻辑设计43-44
• 4.2.5 自动栏杆控制逻辑设计44-46
• 4.2.6 车辆计重逻辑设计46-48
• 4.2.7 图像抓拍逻辑设计48
• 4.3 线圈逻辑分析48-56
• 4.3.1 线圈总体布设49-51
• 4.3.2 车辆检测线圈逻辑分析51-55
• 4.3.3 主要设备控制线圈逻辑分析55-56
• 4.4 系统工作流程56-62
• 4.4.1 入口操作流程56-61
• 4.4.2 出口操作流程61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 EWTC车道仿真验证与通行能力分析63-88
• 5.1 仿真目标与工具63-66
• 5.1.1 仿真目标63-65
• 5.1.2 VISSIM仿真工具65-66
• 5.2 仿真系统整体设计66-67
• 5.3 仿真模型分析67-74
• 5.3.1 车辆生成模型67-68
• 5.3.2 车辆跟驰模型68-70
• 5.3.3 车道变换模型70-73
• 5.3.4 车道控制模型73-74
• 5.4 车道控制逻辑验证74-80
• 5.4.1 仿真参数设置74-76
• 5.4.2 车道控制逻辑仿真实现76-80
• 5.5 车道通行能力分析80-87
• 5.5.1 EWTC单车道通行能力理论分析80-84
• 5.5.2 MTC单车道通行能力理论分析84
• 5.5.3 EWTC车道通行能力仿真84-85
• 5.5.4 通行能力结果对比分析85-87
• 5.6 本章小结87-88
• 总结与展望88-89
• 参考文献89-92
• 攻读学位期间取得的研究成果92-93
• 致谢93

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本文编号：684978