【摘 要】
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为缓解区域性交通拥堵问题,本文依托于国家自然科学基金项目“智能网联环境交通拥堵区时空演化机理及动态边界控制方法（No.52072108）”和国家自然科学青年基金项目“基于时空检测的拥堵交通网络本征提取及快速疏散算法研究（No.61304195）”,基于宏观基本图（Macroscopic Fundamental Diagram,简称MFD）理论,提出了一种可变限速控制与最优控制相结合的子区边界控制方
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为缓解区域性交通拥堵问题,本文依托于国家自然科学基金项目“智能网联环境交通拥堵区时空演化机理及动态边界控制方法（No.52072108）”和国家自然科学青年基金项目“基于时空检测的拥堵交通网络本征提取及快速疏散算法研究（No.61304195）”,基于宏观基本图（Macroscopic Fundamental Diagram,简称MFD）理论,提出了一种可变限速控制与最优控制相结合的子区边界控制方法。本文主要研究内容包括以下几个方面:（1）通过仿真分析,研究了宏观路网中不同限速条件对路网MFD的影响,证明了限速值越高路网的旅行完成率越高,限速路段越多对路网的旅行完成率影响越大,边界路段限速比中心路段限速对路网旅行完成率影响更大。（2）针对传统子区划分中路网交通密度难以获得的困难,结合交通密度与速度的关系,利用节点收缩法的思想理论,提出了以路段平均车速与路段限速值的比值为基础的子区划分方法。（3）依据路网车辆动态平衡模型与元胞传输模型,建立了拥堵路网变限速控制模型,对拥堵子区边界进行变限速控制,快速降低拥堵区域累积车辆数;进而利用最优控制调节各个子区的输入输出,使各个子区车辆旅行完成率达到最优。（4）选取合肥市某局部路网,对比分析了本文提出的变限速&最优控制方法（Variable Speed Limit and Optimal Control,简称VSL-OC）与最优控制方法（Optimal Control,简称OC）以及PI控制（Proportional Integral,简称PI）,并针对三种控制方法下的宏观路网累积车辆数、旅行完成率、交通延误以及交通能耗几项交通运行参数进行了对比分析。实验结果表明,本文提出的VSL-OC方法不仅能快速缓解交通拥堵,而且能够有效地提高路网各子区的运行效率。与无控制相比,使整个路网车均延误降低了约21%,同时整个路网平均车辆能耗也降低了约48%。
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