车辆换道与交通流多目标优化控制模型及算法

车辆换道与交通流多目标优化控制模型及算法

论文摘要

本文分为两部分,第一部分为多车道交通流控制问题与求解算法,第二部分结合高速公路路面破坏问题和收益问题建立了一个新的交通流控制模型与求解算法.在第一部分,首先分析了单车道的交通流模型,交通流量的大小与高速公路的平均车流速度和平均车流密度有关,同时亦分析了交通流量与平均车流速度的关系、交通流量与平均车流密度的关系以及平均车流速度与平均车流密度之间的关系.其次,在双车道的交通流模型中,车辆的换道行为可有多种不同的形式;在各种换道情形下,提出了不同的控制策略,通过控制即时的车辆换道率使得高速公路的总体流量达到最优化.最后对其中一种复杂的换道情形进行了仿真分析.在第二部分,首先分析了宏观动态离散交通流模型,此模型从宏观的角度把一条高速公路划分为若干段,各路段之间的交通流量彼此影响且受制于各路段汇入的车辆数量和流入下游的车辆数量;传统的入口匝道控制模型通过控制入口匝道流率使得交通流量达到理想水平.但传统交通流控制模型没有考虑高速公路经营者的利益.事实上,车辆收费按载重计费,车型越大载重量越大的车型单位距离内收费则越多;同时,各种车辆对高速公路路面都会起一定程度的破坏作用,车型越大载重量越大的车型对高速公路路面的破坏则越大.考虑到高速公路使用者和经营者的利益,本文中设计了一个同时以高速公路各路段的交通流量、车辆对路面的破坏率和入口匝道收益为控制目标的多目标优化控制模型,通过仿真验证新模型及算法的有效性.

论文目录

  • 中文摘要
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  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 第二章 双车道交通流控制模型
  • 2.1 单车道模型
  • 2.1.1 密度与速度的关系
  • 2.1.2 流量与密度的关系
  • 2.1.3 流量与速度的关系
  • 2.2 交通流控制模型
  • 2.2.1 多车道交通流控制模型
  • 2.2.2 双车道车辆换道控制情形一
  • 2.2.3 双车道车辆换道控制情形二
  • 2.2.4 双车道车辆换道控制情形三
  • 第三章 考虑路面破坏率和入口匝道收费的交通流优化控制模型与算法
  • 3.1 宏观动态离散交通流模型
  • 3.2 入口匝道控制模型
  • 3.3 关于路面破坏和入口匝道收益的动态交通流优化控制模型
  • 3.3.1 模型的建立及求解算法
  • 3.3.2 模型参数灵敏度分析
  • 3.3.3 模型动态仿真及分析
  • 3.3.4 与已有模型的比较
  • 参考文献
  • 致谢
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