合流区可变限速计算方法研究

作     者：李友媛 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朴昌浩

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 

主      题：可变限速 合流区 V2I 限速预警 多元线性回归模型 

摘      要：随着我国汽车保有量的增长,道路面临的交通压力变大。很多道路在高峰时段都容易发生严重的交通拥堵问题,导致安全事故频发。特别是合流区的路段,由于其结构组成的特点,导致该路段比普通直行道路更容易发生拥堵。同时,智能驾驶等技术的不断创新和发展使得车联网技术逐渐变成研究热点,车联网相关技术也被应用到道路交通管理和控制方面。研究V2I环境下的合流区可变限速预警方法,对改善合流区路段的交通运行状态具有重要意义。本文结合可变限速算法和车联网技术,以合流区路段的交通状况为研究对象。依据对合流区路段的交通仿真实验,构建针对合流区路段的最优限速算法模型。再针对限速信息的发布,设计基于V2I的限速发布与预警算法模型。最终实现根据主路和支路的实时车流量状况,计算出当前最优限速值,再通过V2I技术实时发布该限速值,结合车辆行驶状态对车辆发出限速预警。这样方便车辆迅速调整车速,达到即时优化交通流的效果。从而提升合流区路段的道路交通通行效率,缓解道路交通压力,起到节能环保效果。本文采用SUMO交通仿真软件,使用tra CI API接口与Python编程语言相结合,完成合流区路段交通流仿真模型的搭建。根据现实场景,设计了主路车流量和支路车流量的不同组合方案,根据组合方案进行合流区仿真实验。收集整理仿真实验的交通运行数据,并对其进行讨论分析。根据每组车流量组合仿真输出的合流区主路拥堵区域车流量,选取对应的最佳限速值,分别分析了主路车流量和支路车流量与最佳限速值的线性关系。基于仿真数据,建立关于最佳限速值的多元线性回归模型,采用最小二乘法对参数进行求解,最终得到可变限速算法模型。对可变限速算法模型采取了拟合优度检验和F检验,结果表明该算法模型的拟合效果较好,算法模型的线性关系显著。并再次使用SUMO交通仿真软件进行测试,验证了该算法模型的可行性。为了实现限速信息的快速发布和精准预警,设计了基于V2I的限速发布与预警算法,阐述了算法设计的流程框架以及算法的逻辑决策模型。通过实车测试验证了限速发布与预警算法的可行性,从结果中可以得出限速预警算法在各种行驶速度场景下均能够正常工作,通过大量的实车测试结果分析可以得出限速发布与预警模型拥有良好的性能。