高速公路交通流建模及匝道控制研究.pdf

五邑大学
硕士学位论文
高速公路交通流建模及匝道控制研究
姓名:韦彦秀
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:梁新荣
20080425
摘要准确的交通流模型不仅有利于理解车辆的行驶行为,而且对分析交通状况,规划交通网络和实现交通优化控制策略都有十分重要的作用。入口匝道控制通过调节进入高速公路的车辆数目可以使高速公路交通流运行在最佳状态,从而提高主线的通行能力,避免拥挤和阻塞。本文详细探讨了高速公路交通流建模及入口匝道控制。全文的主要工作如下:岢鲇眯〔ū浠幌煌ㄔ肷透扇判藕牛枚毓樯窬缃⒔煌模型。分析了高速公路宏观交通流模型,阐述了小波消噪方法,并用毓樯经网络对交通流动态建模,采用一种改进的算法得到神经网络的权值,最后对一条范危个入口匝道和龀隹谠训赖母咚俟方蟹抡妗NA吮冉希褂肂经网络和窬缍越煌鹘!=峁砻鳎珽回归神经网络模型训练步数最少、误差最小、泛化能力最好。捎梅窍咝苑蠢》椒ǘ愿咚俟方腥肟谠训揽刂啤=⒘烁咚俟方煌动态模型,在此基础上,结合先进的刂粕杓屏巳址窍咝苑蠢≡训揽刂破鳎免疫控制器、单神经元白适应控制器以及模糊免疫控制器,并分别用对它们进行了系统仿真,仿真结果表明,非线性反馈方法具有良好的控制效果。捎玫萁捉峁购虲懈咚俟范嘣训揽刂啤=⒘朔从掣咚俟方通流动态变化的宏观模型,研究了与春峡刂扑惴ā5萁捉峁狗治A讲悖协调控制层负责计算各路段的期望密度轨线,直接控制层采用与春峡制决定各匝道的调节率,最后用进行系统仿真。结果表明,与模糊逻辑控制相比较,复合控制具有更好的动态性能,更快的响应速度,该方法能有效地消除交通拥挤,实现车辆在高速公路上高效、安全地运行。关键词:高速公路;交通流模型;回归神经网络:小波变换;匝道控制
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签名:枷季年日本人声明我声明,本论文是自己在导师的指导下独立完成的,论文中用到的一切资料均在参考文献中列出。作者:韦彦秀
第一章绪论研究背景随着城市化速度的加快,机动车日益普及,人们在享受机动车所带来的巨大便利的同时,也面临着交通拥挤的困惑【俊W兰甏岳矗泄咚俟费猛发展,截至年底,全国高速公路总里程已超过万话ǜ郯奶由于高速公路无平面交叉口,实行分隔行驶,只限于汽车等高性能机动车行驶,仅通过入口匝道和出口匝道与相邻的普通道路相连接,能给用户提供较高的服务,因此对出行者的吸引力很大,一定程度上缓解了日益紧张的交通资源紧张的局面,但是大批车辆的涌入不仅会造成常发性拥挤,还可能导致突发性拥挤。常发性拥挤是由于过大高峰期交通需求超过交通容量而导致的:偶发性拥挤主要是由突发的交通事件所导致交通容量的减少造成的。不管是常发性拥挤还是偶发性拥挤,都表现出较低的行驶速度,以走走停停为特征的不稳定速度,旅行时间长且波动很大,发生事故的可能性大,燃料消耗严重,空气污染严重,运行效率降低等特征【。另外,高速公路拥挤所带来的损失巨大。据有关资料【浚诎屠瑁刻煊捎诮通拥挤引起的损失时间相当于一个拥有万人口城市的日工作时间。据测算,如果一辆小汽车在痟至/乃俣戎浼蛹跛危虮仍人傩惺皇倍嘞燃油升,如果是卡车则多消耗燃油T谥泄谋本⑸虾!⒐阒莸却蟪鞘的高速环路和高架道路上的交通拥挤已成为城市交通拥挤的主要组成部分。所以,交通拥挤是交通系统中存在的主要问题。显然,解决交通拥挤的直接办法就是修建更多的路桥以提高路网的通行能力。然而,修建路桥的巨额资金和城市空间的严格限制,使这一方法的有效性大打折扣。因此,在现有道路条件下,提高交通控制和管理水平,合理使用现有交通设施,充分发挥其能力,是解决交通问题目前,解决交通问题的办法通常有两种:一是通过行政手段改变交通的运行规律,如采用公交优先措施、限制私人小汽车的过速发展、规定某些路段单向行驶、交错安排各单位的上下班时间和工作日、抑制交通高峰期的交通量等:二是通过运用各种高新技术改善现有的交通系统。绪论的有效方法之一。,
国内外研究动态近年来,随着信息技术的迅速发展,后一种办法受到人们的普遍重视。信息技术已渗透到人类社会的各个领域,并带来巨大的变革,人们相信:把信息技术运用到交通控制系统同样会带来新的突破。随着信息技术、计算机技术、网络技术、电子技术、通信技术、传感器技术、智能控制技术、全球定位系统和地理信息系统等高新技术的飞速发展,人们意识到利用这些新技术把人、车辆、道路紧密结合起来,不仅能够有效地解决交通阻塞问题,而且对交通事故的应急处理、环境保护、能源节约等都具有显著的效果。在此背景下,国内外众多学者提出把车辆和道路综合起来,把交通管理和交通控制作为一个系统来进行动态研究,逐步发展成智能交通系统,简称。智能交通系统作为解决实际大型复杂系统问题的方法论,在城市交通控制与交