基于可变限速和匝道控制的快速道路交织区瓶颈改善策略 ——以南京市内环快速路双桥门段为例

作     者：蒋咏寒 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘攀

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：快速道路 交织区 通行能力陡降 交通仿真 交通控制 

摘      要：随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快,我国快速道路建设进入迅猛发展阶段。快速道路交通拥堵日益成为束缚城市发展的严重问题。国内外已有研究表明,交织区通行能力陡降现象是造成快速道路交通拥堵的重要原因。现有研究一般都是针对孤立合流区或分流区的通行能力陡降现象,鲜有对于交织区通行能力陡降现象的研究。随着自动控制技术和计算机技术的发展,交通信息的实时获取已经成为可能,这为快速道路实时交通控制技术的发展奠定了基础。以可变限速和匝道控制为代表的交通控制策略越来越广泛地应用于解决高速公路拥堵问题中。因此,本文以南京市内环快速路双桥门段三处交织区瓶颈路段为研究对象,分析通行能力陡降现象,并针对该现象提出最优控制方案,为交通管理部门的决策提供依据。本文的研究内容如下：（1）快速道路交织区瓶颈段通行能力陡降现象研究。论文利用视频采集的数据结合出入量法获得南京市内环快速路双桥门段三处交织区的流量、密度和速度。通过调整累计曲线和速度、密度变化曲线确定快速路交织区通行能力陡降现象,在计算通行能力下降幅度的同时,标定通行能力陡降现象发生时所对应的临界密度,为论文后面的研究奠定基础。（2）利用PARAMICS搭建基于可变限速和匝道控制的交通仿真模型。论文详细介绍了南京市内环快速路双桥门段的几何特征和交通情况,以实际道路为基础采用PARAMICS对研究对象搭建仿真模型。为了使得仿真效果与实际情况的差别最小,论文采用遗传算法对仿真模型进行标定,为下一步不同交通控制策略的仿真奠定基础。（3）不同交通控制策略仿真。论文利用搭建的交通模型对无控制、可变限速控制、匝道控制和基于可变限速和匝道控制的协调控制进行动态仿真。为了获得最优控制方案,利用遗传算法对不同控制策略的关键参数进行优化。（4）不同控制策略的仿真效果分析。论文选用速度、密度、行程时间和延误作为指标,分析不同交通控制策略对交织区瓶颈路段交通运状态的影响。结果发现,北部交织区的最优控制方案为可变限速控制,中部交织区的最优控制方案为协调控制,南部交织区由北向南方向的最优控制方案为协调控制,南部交织区由南向北方向的最优控制方案为可变限速控制。