[01187984]基于交通流模型的可变限速控制策略研究

《基于交通流模型的可变限速控制策略研究》采用道路交通流理论和网络交通流理论相结合的方法研究主线交通流可变限速控制策略。构建或改进更加符合我国道路交通实际的新的网络交通流传播模型,通过在线交通仿真优化技术提出缓解交通拥堵保障交通安全的可变限速优化控制模型并设计相应的求解算法。本项目的研究有助于交通理论和交通实践的有效结合,有利于多学科的交叉和发展,可以为交管部门提供重要的理论依据。 本项目的研究目标主要包括如下三个方面： （1）详细分析我国道路交通流的非线性动力学特性,深入探讨交通拥堵问题以及交通拥堵的传播规律; （2）依据我国道路所展现出来的交通流特性,通过改进两种道路交通流模型构建能够准确描述实际交通行为的道路交通流传播模型,并进一步通过网络加载模型提出新的网络范围内的网络交通流传播模型。 （3）深入探讨可变限速控制方法对缓解交通拥堵保障交通安全和减少交通事故的积极影响,利用在线仿真技术,提出基于交通流模型的可变限速控制策略以及与信号控制相结合的优化方案。 上述目标（1）目前已经分析探讨了可变限速在高速和城市交通路网部分路段（如城市快速路、高架桥出口上游路段等）交通拥堵治理中和保障交通安全的可行性,并分析不同需求下交通流对其他相连路段交通流的影响,建立影响分析模型,发现了其互动演变规律。 为了实现目标（2）,本项目在充分考虑交通流的运行规律和特点的基础上,构建了符合我国交通实际的新的道路交通流传播模型,并通过网络加载模型实现道路交通流理论与网络交通流理论的有机结合。本项目改进了路段传输模型和中观交通流仿真模型来实现网络交通流传播模型的构建。相对于LWR模型的传统数值计算方法,LTM和中观交通流仿真模型具有更高的计算效率,同时也能够保证很高的计算精度。与CTM类似,上述模型也能够清晰地描述排队的物理效应,可以较好地模拟出激波、排队形成、排队消散、以及多路段间的相互影响等符合实际的交通动力学特性。 为实现目标（3）,本项目设计的在线仿真技术是实行实时交通控制的基础工作,高可信的快速仿真技术需要高效的动态交通需求估计与预测模型和算法。通过检测网络中部分路段上的车流量和平均速度数据,估计并短期预测不断变化的网络交通需求,为动态交通分配和动态交通管理提供关键的基础数据支持。采用基于连续平均算法（MSA）的仿真迭代技术实现近似随机用户最优的动态交通分配。在此基础上,深入分析了实施可变限速路段的交通流与周边路网交通流的相互影响机理,建立了可变限速优化控制模型,并设计高效的求解算法。本项目以平均旅行延误、队列长度、或匝道通过量、停车次数、旅行时间可靠性等为优化目标建立可变限速优化控制模型,并研究适用在线仿真实施的高效求解算法。