高速公路隧道群可变限速控制研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianrui02
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随着全国各地大力发展建设高速公路,高速公路的里程急剧上升。山区高速公路隧道能够有效地改善道路路线,缩短行驶里程和行程时间,提高车辆运行速度,提高运营效率。因此,高速公路隧道及隧道群数量也不断上升,从而带来了巨大的交通便利和经济效益,但隧道途经地形地势变化频繁,道路状况和行车环境复杂多变,所以也带来了很多交通隐患,从而引发了大量的交通事故。
  可变限速控制是一种用来预防交通事故和提高道路通行能力的控制系统,通过使用先进的设备自动检测高速公路交通流信息,并自动更新当前合理的限制值,通过可变限速板动态地控制高速公路交通状况,在保证交通安全的条件下实现最佳的交通流量和密度,充分利用道路的通行能力。与静态限速控制相比,可变限速控制能有效地平滑车辆的速度、降低事故发生率,使交通更为安全,同时也可预告道路前方的交通状况,降低对交通状况的不利影响。因此,对高速公路隧道群路段实施可变限速控制,建立可靠有效的可变限速系统,将能够有效地减少高速公路隧道群的安全隐患,确保车辆安全、平滑地通过隧道。本文主要从以下几个方面对高速公路隧道群可变限速控制策略进行研究:
  首先,从人、车、路和环境四个方面对高速公路隧道群进行交通特性分析,对目前高速公路实行的一些限速方法进行有效性分析,并根据我国高速公路隧道群的交通特性,结合可变限速控制的思想和原理,阐述了高速公路隧道群可变限速控制原理,并提出了高速公路隧道群可变限速的控制策略。
  其次,从驾驶员安全的角度去考虑,选取相邻路段平均速度的差之和最小作为目标函数,选取不良天气、时空速度差、道路线形以及高速公路隧道群的设计标准的限制作为约束条件,建立高速公路隧道群CTM可变限速模型,并采用MATLAB工具箱中的遗传算法对其进行求解,确定高速公路隧道群可变限速值范围。
  再次,基于宏观交通流METANET模型,以总旅行时间最小为目标函数,基于驾驶员安全考虑的可变限速值范围和相邻路段的时空速度差作为约束条件,建立高速公路隧道群可变限速模型,并采用粒子群算法对METANET模型进行求解。
  最后,通过微观仿真VISSIM软件,对高速公路隧道群可变限速控制进行仿真及评价,仿真表明:在可变限速控制下,高速公路隧道群路段交通流状态得到有效的改善,提高了隧道群的行车安全,降低了交通事故发生的概率。
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