快速路匝道連接段通行能力與匝道設(shè)置研究.pdf

1、城市快速路是我國大、中城市道路網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，是緩解城市交通擁擠的重要舉措之一。然而，城市快速路建設(shè)投資巨大、涵蓋范圍較廣，引導(dǎo)著城市的發(fā)展方向，所以快速路的建設(shè)必須科學(xué)、合理。隨著我國城市快速路建設(shè)步伐的加快，對(duì)快速路的規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)營管理的要求不斷提高，現(xiàn)有體系已無法滿足需求，加快快速路規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)營管理相關(guān)研究顯得尤為迫切。論文以教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)科研專項(xiàng)基金為依托，以快速路入口、出口匝道連接段為研究對(duì)象，在進(jìn)行大規(guī)

2、模交通調(diào)查的基礎(chǔ)上，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析理論、元胞自動(dòng)機(jī)理論、交通波理論、模糊控制理論等相關(guān)理論與方法，開展快速路匝道連接段交通流運(yùn)行特性、通行能力計(jì)算方法及匝道設(shè)置相關(guān)研究，建立并確定快速路匝道連接段通行能力及匝道設(shè)置指標(biāo)體系。通過這些方法和模型的研究，以期為我國快速路系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)營管理提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為其它高速道路提供重要借鑒。
　　論文選用磁映像及氣壓管脈沖等現(xiàn)代交通流檢測(cè)技術(shù)，采用組合檢測(cè)方法進(jìn)行調(diào)查方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施，

3、獲取了我國典型大、中城市快速路入口、出口匝道連接段交通流、道路基礎(chǔ)設(shè)施及交通管理措施等方面的數(shù)據(jù)。通過對(duì)匝道連接段總體交通運(yùn)行特性分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合調(diào)查數(shù)據(jù)著重分析了匝道連接段交通流流量速度特性、車頭時(shí)距特性、加減速度特性及宏觀交通流三參數(shù)特性，從而建立了匝道連接段車頭時(shí)距分布的威布爾模型及宏觀交通流三參數(shù)的相互關(guān)系模型。為后續(xù)匝道連接段通行能力計(jì)算模型及匝道設(shè)置研究奠定了基礎(chǔ)。
　　針對(duì)當(dāng)前匝道連接段通行能力的確定基本沿用美國《

4、HCM》方法存在的不足，論文采用間隙接受理論、交通波理論及元胞自動(dòng)機(jī)理論等分別建立了快速路入口、出口匝道連接段的通行能力的計(jì)算模型。在對(duì)入口、出口匝道連接段的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析和處理的基礎(chǔ)上，對(duì)建立模型的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，從而確立了城市快速路入口、出口道連接段的通行能力值，并給出了相應(yīng)的通行能力推薦值。
　　在入口、出口匝道連接段通行能力計(jì)算方法研究的基礎(chǔ)上，分析了快速路入口匝道控制的類型及控制效果，總結(jié)并歸納了三種入口匝道控制策略，即

5、主線優(yōu)先控制策略、交替通行策略和信號(hào)控制策略，分析了各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，研究確定了入口匝道調(diào)節(jié)條件下的匝道連接段通行能力。
　　針對(duì)現(xiàn)有快速路匝道變速車道設(shè)置條件不確定性的不足，提出了快速路變速車道的設(shè)置條件。在此基礎(chǔ)上，利用車輛動(dòng)力學(xué)理論、間隙接受理論建立了快速路變速車道長度計(jì)算模型，進(jìn)一步研究集散車道和匝道間距設(shè)置方法問題，給出了城市快速路主線不同設(shè)計(jì)速度下的變速車道長度及相鄰匝道間距的建議值，并給出了集散車道設(shè)置原則及集散

6、車道長度計(jì)算方法。結(jié)合模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的優(yōu)點(diǎn)，提出了基于神經(jīng)模糊系統(tǒng)控制法來實(shí)現(xiàn)快速路入口匝道的自適應(yīng)控制，并給出了控制器的設(shè)計(jì)步驟和實(shí)例，結(jié)果表明入口匝道控制能有效提高快速路入口匝道連接段的通行能力。
　　最后，利用VISSIM微觀仿真軟件構(gòu)建了入口、出口匝道連接段的仿真模型，并結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定，給出了仿真結(jié)果。同時(shí)，利用Matlab相關(guān)工具箱開發(fā)了快速路入口、出口匝道連接段的元胞自動(dòng)機(jī)仿真模塊，并進(jìn)行了不