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基于MFAC的快速路主辅路系统均衡控制

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致谢

摘要

1 引言

1.1 研究背景、目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 主辅路均衡控制的国内外研究现状

1.2.2 无模型自适应控制的国内外研究现状

1.3 研究内容与论文结构

1.3.1 研究内容

1.3.2 论文结构安排

2 快速路主辅路系统交通流模型

2.1 主辅路模型路段划分

2.2 主路交通流模型

2.3 辅路交通流模型

2.4 本章小结

3 快速路主辅路均衡控制方法

3.1 快速路主辅路交通控制方法概述

3.2 主辅路局部均衡控制方法

3.2.1 并行多路系统及其均衡原理

3.2.2 基于ALINEA的主辅路局部均衡控制方法

3.3 非线性最优控制策略

3.3.1 主辅路权重不同的优化策略

3.3.2 排队约束的主路优化策略

3.4 入口匝道与交叉口协调控制策略

3.4.1 入口匝道控制模块

3.4.2 辅路交叉口控制模块

3.5 通道集成控制策略

3.6 现有均衡控制方法的局限性分析与解决方法

3.7 本章小结

4 基于MFAC的快速路主辅路系统的均衡控制

4.1 基于MFAC的主辅路局部均衡控制

4.1.1 基于MFAC的主辅路局部均衡控制方案

4.1.2 基于MFAC的主路优先的主辅路局部均衡控制方案

4.2 基于MFAC的主辅路全局均衡控制

4.2.1 基于MFAC的带多交叉口协调控制的均衡控制方案

4.2.2 基于MFAC的入口匝道与交叉口的联合控制方案

4.3 本章小结

5 仿真分析

5.1 仿真场景一

5.1.1 入口匝道无控制、辅路交叉口定时控制

5.1.2 入口匝道ALINEA控制、辅路交叉口定时控制

5.1.3 基于MFAC的主辅路局部均衡控制

5.1.4 基于MFAC的主辅路全局均衡控制

5.2 仿真场景二

5.2.1 入口匝道无控制、辅路交叉口定时控制

5.2.2 入口匝道ALINEA控制、辅路交叉口定时控制

5.2.3 基于MFAC的主辅路局部均衡控制

5.2.4 基于MFAC的主辅路全局均衡控制

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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摘要

城市快速路在大城市交通网络中承担着大量的交通任务,近些年,随着城市经济的快速发展,城市机动车辆增多,更多的车辆涌入快速路,快速路交通拥堵、主辅路交通流分布不均衡的现象已成为普遍现象,因此,必须实施合理有效的交通控制保证快速路主辅路高效均衡的运行。
  目前,快速路主辅路系统控制的多数研究中,主路和辅路是分开独立控制的,主辅路均衡控制的研究还比较少。已有的主辅路均衡控制方法对具体的主辅路模型依赖较大,且很难适应非线性主辅路系统的结构和参数的时变性,因此,本文基于MFAC理论,对快速路主辅路均衡控制问题进行了较系统的研究。
  本文的主要工作如下:
  第一,引入了Papageorgiou的宏观交通流模型作为主路交通流模型,并基于存储转发模型(store-and-forward model)建立了适合本文仿真研究的辅路交通流模型。
  第二,从主辅路局部均衡控制和全局均衡控制两方面进行了研究。在局部均衡控制研究中,以主辅路密度差值为控制目标,结合入口匝道控制,提出了基于MFAC的主辅路局部均衡控制方案;进一步考虑到主路优先的重要性,提出了基于MFAC的主路优先的主辅路局部均衡控制方案。在全局均衡控制研究中,基于集成控制思想,结合入口匝道控制与多交叉口协调控制,提出了基于MFAC的带多交叉口协调控制的主辅路均衡控制方案;由于带多交叉口协调控制方案中入口匝道与交叉口是分开控制的,未考虑入口匝道与入口匝道、入口匝道与交叉口的耦合关系对均衡控制的影响,为此,进一步提出了基于MFAC的入口匝道与辅路交叉口联合控制方案。
  第三,为了验证本文所提方案的有效性,利用MATLAB软件,给出了各个控制方案在道路结构和交通需求都不同的两种交通场景中的仿真实验。仿真结果表明,基于MFAC的主辅路局部均衡控制能实现入口匝道处主辅路的交通流均衡,但是交通需求较大时不能保证主路的运行效率;当交通需求较大时,基于MFAC的主路优先的主辅路局部均衡控制能优先保证主路运行效率并在一定程度上保证主辅路的交通流均衡。基于MFAC的带多交叉口协调控制的均衡控制消除了辅路路段之间、主辅路之间的密度差异,能使主辅路交通流平稳运行,在主辅路全局上达到密度均衡;基于MFAC的入口匝道与交叉口的联合控制的控制效果比带多交叉口协调控制的均衡方案更好一下,主辅路交通流更加平稳,主辅路密度更加均衡,交通服务量更大一些。

著录项

  • 作者

    程志辉;

  • 作者单位

    北京交通大学;

  • 授予单位 北京交通大学;
  • 学科 控制理论与控制工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 侯忠生;
  • 年度 2015
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 U491.122;
  • 关键词

    快速路; 主路交通; 辅路交通; 均衡控制;

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