結合部路網(wǎng)匝道系統(tǒng)結構分解與協(xié)同控制方法研究.pdf

1、大城市結合部路網(wǎng)擁堵日益嚴重，而相應的交通管理和控制卻明顯欠缺。考慮到結合部區(qū)域與中心城區(qū)在交通體系結構、路網(wǎng)空間布局和交通流特征等方面均存在顯著的差異，在中心區(qū)所采取的應對擁堵措施在結合部區(qū)域并沒有很好的實現(xiàn)條件。應對大城市結合部路網(wǎng)的交通擁堵已成為亟需解決的現(xiàn)實問題，同時，也是我國智能化交通控制領域學術研究創(chuàng)新的一個空白點。為此，本文應用系統(tǒng)工程方法，在對結合部路網(wǎng)進行結構分解后，將結合部路網(wǎng)擁堵歸結為三類并形成了各自相應的研究問題

2、，包括(1)高速公路轉向城市快速路匝道多目標協(xié)調控制；(2)高速公路聯(lián)絡線主線關聯(lián)多匝道協(xié)同控制；(3)互通式立交擁堵多匝道協(xié)同控制。結合各問題特點，設計、論證和檢驗以匝道為實施載體的交通控制方法，三個部分的研究層層遞進，由最基礎的系統(tǒng)結構分解與狀態(tài)描述建模、控制目標和控制策略的設計、控制方程的建立、控制律算法設計到多點控制的協(xié)同，再到系統(tǒng)轉換的控制，構成了一個點、線、面的研究結構。
　　本文研究內(nèi)容主要有如下幾個方面：
　

3、　(1)對單匝道控制中的基礎問題進行了研究，建立了匝道排隊冗余等待時間模型，并以兼顧公平和效率的目標導向設計思想，以冗余等待時間為新的控制參數(shù)，建立了改進的匝道多目標協(xié)調控制方程。以高速公路轉向城市快速路匝道為對象，實現(xiàn)了單匝道多目標協(xié)調控制的作用效果仿真試驗，應用支持向量機方法設計了匝道控制律的求解流程對方程求解，與其他控制方法進行對比，重點對四種情況下各種時間指數(shù)的變化規(guī)律和原因進行了分析，驗證了控制方法在減少冗余等待時間方面的作用

4、，以及控制方程在避免信息缺失和信息冗余方面的改進效果。
　　(2)對高速公路聯(lián)絡線主線關聯(lián)多匝道協(xié)同控制問題進行了研究，在對主線關聯(lián)多匝道系統(tǒng)進行結構分解和系統(tǒng)描述基礎上，建立了以“主線機動容量”合理分配和高效利用為目標的主線關聯(lián)多匝道協(xié)同控制模型。以高速公路聯(lián)絡線多匝道為對象進行案例仿真，以匝道排隊、容量負擔比、冗余等待時間以及平均冗余等待周期數(shù)指標等進行對比，驗證了協(xié)同控制模型在均衡各入口匝道排隊負擔、提高主線通行能力等方面的

5、作用。
　　(3)對互通式立交網(wǎng)絡進行結構分解，展開為二維無交叉多源多匯網(wǎng)絡，對其性質進行了說明并給出了確定受控弧的方法。將立交結構展開后，結合殘量網(wǎng)絡方法求解了互通立交網(wǎng)絡最大流；在動態(tài)特性推算中，應用流量反推方法對展開的互通立交網(wǎng)絡的動態(tài)流譜進行推算并確定互通立交網(wǎng)絡的受控弧。
　　(4)對高速公路聯(lián)絡線與城市快速路互通式立交多匝道協(xié)同控制問題進行了研究，以推遲立交網(wǎng)絡擁堵失效并提高擁堵時立交網(wǎng)絡通行效率和穩(wěn)定性為目標，