高速公路瓶颈区域可变限速控制方法

高速公路交通流处于高峰时,公路主线路段可能出现拥挤的瓶颈路段,导致车辆运行时间增加,路段运行效率降低等问题.本文从高速公路瓶颈区域路段交通流运行的时空特征出发,对现有的Papageorgiou模型进行扩展并考虑速度控制因素,使其适用于可变限速控制环境下的真实交通流运行状态,提出了适用于高速公路瓶颈区域的可变限速控制条件的改进模型,以控制周期内总通行量最大和车辆总行程时间最小为目标,建立高速公路主线可变限速控制优化模型.仿真结果表明,相对于固定限速控制,本文提出的可变限速控制方法可降低总行程时间7.45%,提高平均速度8.78%,表明该可变限速控制模型能在一定程度上缓解高速公路瓶颈区域的拥堵问题.     

高速公路瓶颈区域可变限速阶梯控制方法

针对高流量条件下高速公路主线瓶颈路段交通流运行态势恶劣导致通行效率降低的问题,从高速公路瓶颈路段交通流时空特性出发,对元胞传输模型进行扩展,使其能够对瓶颈路段和可变限速条件下交通流运行情况进行描述;在此基础上,构建可变限速控制模型,并采用阶梯限速控制方法对主线交通流进行控制,防止限速路段车辆排队上溯影响上游匝道车辆的正常通行.算例仿真结果表明:本文提出的瓶颈区域可变限速阶梯控制方法能够有效缩短车辆行程时间,在可变限速条件下,与无控制和仅单路段主线控制相比,车均延误分别减少了13.78%和1.60%.      

高速公路监控系统中限速控制策略的研究

阐述了高速公路运行中存在的主要问题,分析了可变限速控制在高速公路监控系统中所起到的作用。给出了主线可变限速控制的原理和控制策略,并建立了相应的数学模型。针对高速公路交通流的特点,采用多层分散控制的策略,实现对主线行车速度的控制。仿真结果表明了模型和控制策略的有效性。     

基于元胞传输模型的雨天高速公路可变限速方法

可变限速控制可减小降雨导致的高速公路交通拥堵和事故风险.提出雨天高 速公路可变限速控制策略,对经典的元胞传输模型进行改进,构建适用于雨天可变限速 控制问题的高速公路动态交通流模型;在综合考虑交通安全和效率基础上,建立雨天环 境下高速公路可变限速控制方法和模型.实验结果表明,与固定限速相比,雨天可变限速 控制下高速公路平均速度增加了9.3%,车辆总行驶时间减少了11.7%,相邻路段最大车 速差从17.5 km/h 减小为9.4 km/h,降幅达46.3%,有效地提高雨天环境下高速公路通行效 率和安全性.     

高速公路主线收费站可变限速控制

以事故率最小为目标,以费用与速度限制为约束条件,建立可变限速控制优化模型,确定可变信息板数目与相应的可变限速值。采用交通波理论模型计算可变信息板设置间距,并利用Vissim仿真软件对模型进行验证。利用不同交通流量下的单向双车道6个收费窗口的高速公路,进一步模拟可变限速控制与静态限速控制。试验结果表明：在高速公路主线收费站排队广场前应设4块可变信息板,设置间距分别为1293、2695、4056m,仿真结果与交通波理论模型计算值的相对误差最小为3．9％,最大为9．5％;可变限速控制中,通过车辆数较静态限速控制增长51．82％,行程时间与排队长度分别平均缩短15．81％、18．98％,验证了本文设计体系的合理性。     

团雾条件下的高速公路限速分析

高速公路可变限速控制的基本原理,根据能见度距离及路面附着力系数计算不同气象条件下允许的高速公路上的最大行车速度。设计开发基于GSM模块的电子限速牌的远程数据无线收发系统,实现高速公路沿线电子限速牌的远程控制,达到对高速公路主线交通流进行速度控制的目的。     

非常发性瓶颈区可变限速控制方法

通过分析快速路发生非常发性瓶颈时主线通行效率和安全性特征,结合路网均衡分配方法,研究快速路的可变限速控制方法。首先,分析快速路发生非常发性瓶颈时主线通行效率和安全性特征,利用元胞传输模型(CTM)计算可变限速控制下主线通行效率和安全性指标。其次,以快速路主线、辅路和周边主次干道所组成的路网为研究对象,研究限速控制条件下的路网均衡问题。然后,建立可变限速控制条件下的路网均衡双层规划模型。最后,利用算法求解出模型并进行VISSIM仿真,仿真结果表明,可变限速控制能有效提高快速路主线出行的通行效率和安全性。     

基于强化学习的汇流瓶颈区可变限速策略研究

为提高高速公路汇流瓶颈区的通行效率,本文结合强化学习无需建立模型,具有智能学习的特点,对瓶颈区的可变限速策略进行了优化,首次提出了基于Q学习算法的可变限速控制策略.策略以最大化系统总流出车辆数为目标,通过遍历交通流状态集合,尝试不同限速值序列进行自适应学习.以真实路段交通流数据搭建了元胞传输模型仿真平台,通过将其与无控制和基于反馈控制的可变限速策略进行对比,对Q学习策略的控制效果进行评价.通行时间的降低和交通参数的变化表明,强化学习控制策略在提高汇流瓶颈区通行效率和改善交通流运行状况方面具有优越性.     

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为提高高速公路汇流瓶颈区的通行效率,本文结合强化学习无需建立模型,具有智能学习的特点,对瓶颈区的可变限速策略进行了优化,首次提出了基于Q学习算法的可变限速控制策略。策略以最大化系统总流出车辆数为目标,通过遍历交通流状态集合,尝试不同限速值序列进行自适应学习。以真实路段交通流数据搭建了元胞传输模型仿真平台,通过将其与无控制和基于反馈控制的可变限速策略进行对比,对Q学习策略的控制效果进行评价。通行时间的降低和交通参数的变化表明,强化学习控制策略在提高汇流瓶颈区通行效率和改善交通流运行状况方面具有优越性。     

高速公路合流区可变限速和换道协同控制研究

针对高速公路合流区通行效率降低、车辆延误增加、整体服务水平下降等问题,提出了一种基于可变限速和换道控制的高速公路合流区车流密度优化模型.首先,换道控制通过预测瓶颈容量和交通需求为联网车辆(CAVs)提供变道建议,优化合流区上游的车流密度,减少瓶颈容量下降的影响;其次,基于换道控制下的合流区瓶颈容量以及匝道的交通流密度,确定修正前的可变限速值;再次,利用基于细胞传输模型的反馈进行变限速控制,实时控制交通瓶颈上游流量以保证换道区密度收敛到最优平衡点,得到修正后的可变限速值;最后,选择元胞传输模型作为基础交通流模型对合流区进行换道控制,采用中观多车道元胞传输模型模拟合流区主线换道行为及换道控制对合流区交通流运行的影响.仿真结果表明:与无控制方案和VSL控制方案相比,协同控制的平均旅行时间分别降低了58.55％、35.68％,平均流量分别提高了9.09％、2.35％,协同控制在通行效率、交通安全方面均有明显改善.     

考虑交通环境影响的封闭小区开放决策研究

封闭小区的开放可以增加城市道路网密度，缓解交通拥堵，但目前封闭小区开放方案的决策方式单一，且未考虑开放后给小区带来的汽车尾气和交通噪声污染问题。将交通环境影响纳入考量范围，以行程时间、尾气排放和交通噪声构成的总目标费用函数值最小作为优化目标。引入封闭小区是否开放、单双行和限速这3种决策方式，建立上层系统费用最优和下层用户均衡的封闭小区开放双层决策模型，并利用遗传算法和Frank-Wolfe算法分别对上、下层模型进行求解。 对模型优化效果进行验证分析，结果表明，所建模型最优解的费用值相对偏差为0.67%，应用此模型后同比节省费用平均值为11.80%。对比分析得到：合理设置封闭小区开放的3种决策方式，可 以减少车辆行程时间和绕行距离，降低出行者的出行费用和考虑交通环境影响的附加费用，且采取相对较高的限速值有利于降低出行总费用值。     

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首先阐述了城市快速路进行交通控制研究的迫切性，进而根据快速路各密度区的交通特点，结合宏观、动态、确定性交通流模型，提出了一种中低密度区采用可变限速控制、中高密度区采用可变限速结合入口匝道控制的交通流控制策略。依据此方案，分别设计了可变限速控制器和入口匝道控制器，前者用于调节车辆速度以确保车流稳定，后者仅用于中高密度区以维持主线车流密度。最后，对系统进行仿真并作了相应分析。     

铁路钢轨网格化维修规划优化编制模型

优化编制铁路钢轨维修规划,对管理者合理利用维修资源、确保铁路行车安全具有重要意义.本文基于铁路基础设施网格化管理思想,按照一定规则将线性、连续的铁路钢轨设备,分割为等长的小区段,这些小区段称为钢轨网格.以钢轨网格为基本对象,采用多阶段指数Markov模型,个性化描述钢轨网格状态变化规律;在此基础上,采用Markov决策过程方法,以规划周期内的期望总成本最小为目标函数,建立基于状态的维修策略模型,确定一个较长规划周期内的最优维修策略.作者采用了陇海线实际数据对提出模型的有效性进行了验证,计算结果表明,本文提出的模型优于基于阈值的中国铁路既有的管理方法.     

基于DEMATEL-ISM的高速公路作业区交通安全影响因素辨识

为提高高速公路作业区交通安全水平,集成DEMATEL-ISM方法对其影响因素进行辨识和分析. 基于人-车-路及环境系统的观点,构建了高速公路作业区交通安全影响因素体系;采用Delphi法分析各因素之间的相互影响关系. 以集成DEMATEL-ISM方法构建了高速公路作业区交通安全影响因素辨识模型;根据多级递阶结构模型的分析结果,确定了影响高速公路作业区交通安全的最直接因素为驾驶员动态判断能力、超速行驶、速度限制、作业区交通量和安全设施布置. 研究结果表明,该方法切实可行,能够对高速公路作业区交通安全影响因素进行定量分析.     

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为提高高速公路作业区交通安全水平,集成DEMATEL-ISM方法对其影响因素进行辨识和分析. 基于人-车-路及环境系统的观点,构建了高速公路作业区交通安全影响因素体系;采用Delphi法分析各因素之间的相互影响关系. 以集成DEMATEL-ISM方法构建了高速公路作业区交通安全影响因素辨识模型;根据多级递阶结构模型的分析结果,确定了影响高速公路作业区交通安全的最直接因素为驾驶员动态判断能力、超速行驶、速度限制、作业区交通量和安全设施布置. 研究结果表明,该方法切实可行,能够对高速公路作业区交通安全影响因素进行定量分析.     

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在密苏里州圣路易斯市I-270/I-255州际公路上,可变限速标志实时控制高峰期车速以缓解拥堵.本文研究可变限速系统对行程时间分布和可靠性的影响,分析伽马分布、最大极值分布、log-logistic概率分布、对数正态分布及威布尔分布与24小时行程时间数据的拟合程度,得到后可变限速情形下行程时间的分布.结果表明,后可变限速情形下行程时间的分布服从对数正态分布.提出基于行程时间均值和标准差方法计算行程时间可靠性最关键指标之一——第95百分位数的行程时间基于I-270/I-255公路四个拥堵路段36个实测数据集,用参数和非参数统计验证了方法的有效性.     

快速路可变限速与匝道控制协同优化策略

可变限速控制和匝道控制是快速路交通控制的主要手段,本文对两者的协同优化策略进行了研究.借助智能车路协同系统强大的信息感知能力,通过引入微观交通流信息,对经典METANET模型进行了改造,构建了可变限速控制影响下的微观METANET模型,实现了一种新的可变限速控制策略,同时,采用ALINEA算法,对入口匝道进行了优化控制,实现了两者的协同优化.最后,基于实际道路和交通流数据搭建了仿真平台,对微观METANET模型和协同优化策略的有效性进行了验证.仿真结果表明,微观METANET模型具有良好的交通流预测效果,协同优化策略能有效地改善快速路交通流状态.