城市快速路入口匝道与衔接交叉口协调控制方法研究

论文摘要

随着我国城市化建设进程的加快,中长距离的交通出行需求也随之增长,为满足人们出行舒适和快速的要求,城市快速路应运而生。但由于交通需求增长迅速,快速路建设的速度远不及交通量的增长速度,加上目前我国缺乏对城市快速路交通流特性及控制技术的系统研究,车流从入口匝道无限制的汇入快速路,严重的影响了城市快速路以及地面道路功能的正常发挥,城市道路网的交通安全和交通拥挤问题日益严重。虽然入口匝道控制在一定程度上缓解了快速路主线拥堵的局面,但是拥堵问题随之转移到与快速路衔接的地面交叉口上。因而将快速路与地面衔接道路交叉口区域内的快速路入口匝道与衔接交叉口的控制方法协调统一研究具有重要的现实意义。本文以快速路与地面衔接交叉口区域内的交通流为研究对象,依据对快速路入口匝道排队长度和地面衔接交叉口入口匝道关联相位的排队长度的判断,研究了快速路入口匝道和地面衔接交叉口协调控制的方法。首先对快速路主线-入口匝道-衔接交叉口区域的交通流特性进行了分析,总结了研究区域存在的交通问题,并对其产生原因进行了深入分析,为协调控制方法的提出提供了理论依据。在交通控制技术方面,主要介绍了快速路入口匝道控制系统的作用和系统组成,结合不同的入口匝道控制方式,分析了需求-容量控制、占有率控制和ALINA控制三种典型匝道调节算法,并对平面交叉口定时信号控制基本理论做了简单阐述,为协调控制方法的实现奠定基础。最后,在分析了入口匝道与衔接交叉口协调控制目标的基础上,提出了协调控制框架的设计、系统模块的组成和协调控制方案的实现,针对研究区域不同的交通状态,研究各状态下的协调控制方法及算法,通过模拟,验证了协调控制方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文的研究内容和意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 技术路线
• 1.5 小结
• 第2章 入口匝道与衔接交叉口交通问题分析
• 2.1 城市快速路特点
• 2.1.1 城市快速路与其它道路的区别
• 2.1.2 快速路与地面道路衔接方式
• 2.2 上海市快速路系统运行情况
• 2.2.1 上海市快速路系统现状调查
• 2.2.2 上海市快速路系统交通现象分析
• 2.3 入口匝道与衔接交叉口交通流特性分析
• 2.3.1 存在的交通问题
• 2.3.2 城市快速路与地面道路网的相关性
• 2.4 研究区域拥堵原因分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 入口匝道与衔接交叉口交通控制运行机理
• 3.1 入口匝道控制系统概述
• 3.1.1 入口匝道控制的作用与特点
• 3.1.2 入口匝道控制的系统构成
• 3.2 入口匝道单点控制方法分析
• 3.2.1 入口匝道控制方式
• 3.2.2 入口匝道控制的典型算法
• 3.3 平面交叉口的信号控制
• 3.4 本章小结
• 第4章 入口匝道与衔接交叉口协调控制策略
• 4.1 协调控制概述
• 4.1.1 协调控制的思想来源
• 4.1.2 协调控制目标
• 4.2 协调控制框架设计
• 4.3 协调控制系统组成模块研究
• 4.3.1 信息采集模块
• 4.3.2 信息传输模块
• 4.3.3 信息控制处理模块
• 4.3.4 信息发布模块
• 4.4 协调控制方案的实现
• 4.4.1 交通状态判别
• 4.4.2 检测器布设
• 4.5 本章小结
• 第5章 入口匝道与衔接交叉口协调控制方法研究
• 5.1 入口匝道与衔接交叉口协调控制流程
• 5.1.1 入口匝道与衔接交叉口关联相均超长排队
• 5.1.2 入口匝道无超长排队而衔接交叉口关联相位有超长排队
• 5.1.3 入口匝道有超长排队而衔接交叉口关联相位无超长排队
• 5.1.4 入口匝道与衔接交叉口关联相位皆有超长排队
• 5.2 入口匝道协调控制模块的算法
• 5.2.1 模型建立
• 5.2.2 参数标定
• 5.3 衔接交叉口协调控制模块的算法
• 5.3.1 基本参数确定
• 5.3.2 衔接交叉口模块信号优化控制方法
• 5.4 模拟算例
• 5.4.1 仿真参数设置
• 5.4.2 仿真结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢