论文部分内容阅读
高速公路不仅是联系不同城市之间的重要纽带,同时也是城市内跨区域交通的重要载体之一。然而现阶段我国高速公路道路建设和交通管理水平提升步伐明显低于机动车的增长速度,导致高速公路交通拥堵问题日益凸显。可变限速控制能够反应出高速公路系统的动态特征,在控制和改善高速公路拥堵方面取得了一定效果。但是目前研究仍存在精度不足、控制目标单一和控制效果不理想等不足。本文选取高速公路拥堵路段为研究对象,提出了一种基于可变限速的高速公路拥堵路段控制算法。本文在现有METANET交通流模型的基础上,结合可变限速控制作用原理分析对可变限速控制下的高速公路拥堵路段临界密度进行了探讨。对现有模型中起始路段交通量、速度密度敏感度表征量和匝道汇入模型进行了改进。之后采用最小二乘法标定了模型参数并进行了预测效果分析。实现了对可变限速控制条件下的高速公路交通流运行状态变化更为合理和准确的描述,增加了交通短时预测工作的精确性。基于改进的METANET交通流模型预测的交通流状态参数,可变限速控制系统将通过对控制目标优化求解来制定限速值。本文结合高速公路“高速、高运输量和高服务水平”优势,从交通效益和环境效益两个角度出发,选取瓶颈区域总通行交通量、路网总行程时间和车辆尾气排放量三项指标作为控制目标,构建了可变限速多目标优化模型。此外将车辆尾气排放量指标与METANET交通流模型进行了匹配,实现了基于METANET交通流模型参数的车辆尾气排放定量计算。随后本文选用遗传算法对模型进行求解,将限速值作为决策变量,采用线性归一法对适应度函数进行归一化处理,之后建立判断矩阵,通过方根法对权重系数进行计算。将多目标优化求解转化为单目标优化求解。在此基础上提供了模型的求解方法。最后本文选取重庆市巴南区G75兰海高速左幅主线南环立交至吉庆隧道段进行了仿真。利用Python软件对VISSIM仿真软件进行二次开发以实现在仿真运行过程中限速值的动态更改。仿真结果表明:相比静态限速控制,本文所建立的基于可变限速的高速公路拥堵路段控制算法能够提升拥堵路段的通行效率,降低车辆运行时间并减少车辆尾气排放量。本文的研究成果可以为高速公路拥堵路段可变限速控制限速值的制定提供参考,对提升高速公路拥堵路段的交通效益和环境效益具有一定现实意义。