高速公路可变限速控制算法研究

高速公路可变限速控制是减少拥挤和事故发生的有效方法,是近年来高速公路研究领域的热点.对高速公路可变限速控制算法进行综述分析,根据控制区域的不同将算法分成主线可变限速控制和主线与匝道可变限速协调控制两大类,从这两大类算法出发,分别总结不同算法的应用现状,指出目前研究中存在的主要问题,结合最新成果对未来研究的方向进行分析.     

客货分离式高速公路主线与匝道协同控制算法研究

为保障高速公路的高效运行,提出适用于客货分离式高速公路主线与匝道协同控制算法.选取被广泛应用的ALINEA模型作为匝道控制的基本模型,再依据高速公路主线上下游交通流的变化进行入口匝道调节,确保入口匝道下游主线的占有率接近期望占有率,使高速公路主线在接近最大交通容量时充分考虑主线上游交通量对匝道调节率的影响,从而实现主线与匝道协同控制.利用Vissim软件进行仿真,结果表明,在运行效率方面,采用协同控制策略的客货分离形式高速公路优于传统ALINEA控制策略的客货分离式高速公路,远优于客货混行、无控制策略的高速公路.     

基于交通冲突的山区高速公路可变限速控制方法

为了提高山区高速公路交通运行的安全性,将相邻路段速度差以及交通冲突风险最小化。针对以往研究缺乏从交通流稳定性层面对可变限速(VSL)系统控制效果分析的现状,提出基于METANET宏观动态交通流模型的可变限速控制方法,建立山区高速公路多目标限速优化控制模型并开发仿真环境进行测试,分析可变限速控制系统对山区高速公路交通运行安全性的影响。首先,构建基于METANET宏观动态交通流模型的可变限速控制策略。通过METANET宏观动态交通流模型实现对交通流在时空域中运行态势的描述,以相邻路段速度差以及路段冲突风险,即替代型交通安全指标最小为优化目标,以交通系统运行效率以及限速值变化范围为约束条件,构建了可变限速多目标优化控制模型,采用基于群智能的差分进化算法求解计算可变限速值。应用VB与MATLAB混合编程技术,开发基于VISSIM COM的仿真平台测试控制效果。最后,以实测山区高速公路交通流数据对仿真模型进行校准,并综合考虑山区高速公路交通特性、驾驶人服从率等因素,运用VISSIM COM/MATLAB模拟环境对山区高速公路进行可变限速控制。研究结果表明:与未实施可变限速时相比,对山区高速公路实施可变限速控制,能够显著降低速度离散性,使可变限速路段各分段中心断面的速度标准差降低30%～40%,山区高速公路交通安全性得到了提高。     

高速公路限速控制研究

高速公路限速控制是高速公路交通中一个非常重要的措施和手段。本文在对限速控制的重要性进行概要阐述的基础上，对限速控制的理论依据进行了较为深入的探讨，以交通流理论为基础，探讨了道路上不同交通流量，不同能见度，不同路面附着系数，不同道路线形等条件下的速度计算关系和修正系数，为限速控制的实际应用提供了理论依据。     

基于元胞传输模型的高速公路可变限速控制

针对高速公路交通拥挤、整体服务水平降低、车辆延误增加等问题,提出了一种基于元胞传输模型的高速公路瓶颈区域可变限速控制方法.将可变限速控制方法同元胞传输模型进行融合,使其对限速条件下高速公路交通流变化进行描述,并以提高通行效率和缩短车辆平均延误为控制目标,建立了高速公路瓶颈区域可变限速最优控制模型.实验证明:在高流量条件下,基于元胞传输模型的高速公路可变限速控制方法具有良好的控制效果,能够有效地提升高速公路整体服务水平.     

高速公路山风过境路段雨天可变限速控制方法

降雨对山区高速公路山风过境路段行车安全及通行效率具有较大负面影响.为保证山区高速公路山风过境路段雨天行车安全,提高路段通行效率,减少风雨综合作用的不利影响,文中设计了山区高速公路山风过境路段雨天可变限速控制系统的总体方案,构建了风雨综合作用下的基于防侧滑和安全停车视距的安全车速计算模型,并以控制监控时段内车辆平均行程时间最小为目标,建立了山区高速公路山风过境路段雨天可变限速控制评价模型.结合实际道路、气象数据,利用Matlab软件进行数值仿真计算,结果表明,与固定限速方式相比,文中建立的可变限速控制方法在保障雨天环境下山区高速公路山风过境路段行车安全的同时,提高了车辆的运行效率.     

汽车电子限速系统中单片机的应用设计

车辆限速系统是有效降低高速公路事故的一种方式,在此系统设计中单机片成为了发射和接收系统中的核心控制单元。其控制的核心功能就是对数据进行判断和选择,以此完成车辆限速。     

基于修正因子的雾天可变限速交通流模型

分析雾天可变限速控制作用下高速公路的特性,提出基于雾天修正因子的在线自调整可变限速交通流模型。雾天修正因子通过T-S模型根据高速公路实时能见度与曲面半径在线自我调整,进而实现雾天可变限速交通流模型自我调整。采用灰狼算法对交通流模型参数及T-S模型参数进行优化调整。采用速度与密度的平均绝对百分比误差对模型性能进行评价。使用VISSIM与MATLAB进行仿真研究,仿真结果表明：相比于一般可变限速交通流模型,本文提出的交通流模型在速度和密度的辨识精度方面分别提升了41. 5%和10.5%,可以更加准确反映出雾天可变限速作用下高速公路的特性。     

基于修正因子的雾天可变限速控制交通流模型

分析雾天可变限速控制作用下高速公路的特性,提出基于雾天修正因子的在线自调整可变限速交通流模型。雾天修正因子通过Takagi-Sugeno (T-S)模型根据高速公路实时能见度与曲面半径在线自我调整,进而实现雾天可变限速交通流模型自我调整。采用灰狼算法对交通流模型参数及T-S模型参数进行优化调整。采用速度与密度的平均绝对百分比误差对模型性能进行评价。使用VISSIM与MATLAB进行仿真研究,仿真结果表明:相比于一般可变限速交通流模型,本文提出的交通流模型在速度和密度的辨识精度方面分别提升了41.5%和10.5%,可以更加准确地反映雾天可变限速作用下高速公路的特性。     

高速公路交通事件下可变限速诱导研究

高速公路发生交通事件会明显降低其服务性能,且容易引发二次事故。针对这一问题,利用交通仿真技术建立了高速公路交通事件下的仿真模型,通过仿真实验得到的数据分析不同交通事件类型、交通量、车辆速度条件下的合理限速诱导策略。结果表明,可变限速是高速公路交通事件下的科学管理措施,并通过事故率与车速标准差的关系得到不同条件下的最佳限速大小及分段限速措施下的限速区间长度。最后,通过建立高速公路交通预警及限速诱导的实施方案,为高速公路交通事件发生下的安全管理工作提供一定的借鉴。     

基于仿真的作业区可变限速控制方案研究

为解决高速公路作业区合流处经常发生的排队拥挤问题,将作业区警告段常用的固定限速改为可变限速控制,并通过车流波动理论研究限速标志与检测器位置之间的合理距离。应用VSSIM微观仿真软件模拟作业区在不同限速方案下运行状况,并选取合适的评价参数。仿真结果表明,在到达流量大于作业区通行能力的情况下,可变限速控制方案可有效减少通过作业区路段车辆的延误时间和排队长度,不仅提高了车辆通过作业区的效率,且可以明显缓解作业区合流压力,提高道路安全性。     

基于运动学的高速公路汽车慢行对交通量的影响分析

提出了高速公路汽车慢行对交通量的影响问题，构建了高速公路交通状态模型，并作了交通特性分析。从运动学的角度对高速公路汽车慢行对交通量的影响程度作了理论计算，说明了高速公路限制最低速度和分道限速的必要性，并给出了开展广泛宣传和严格执法的建议。     

SWARM 算法在高速公路入口匝道控制中的应用

交通运输业是国民经济中具有全局性和先导性的基础产业.高速公路作为现代化交通基础设施,以其通行能力大、行车速度高的显著特点,成为适应现代产业发展需要的骨干运输方式和重要通道.高速公路的交通控制是高速公路完善程度的重要标志,入口匝道控制则是高速公路控制系统的重要内容,本文介绍了高速公路入口匝道控制系统,包括入口匝道控制的基本原理和典型的控制方法, 并给出了高速公路入口匝道控制系统结构图.SWARM算法在高速公路入口匝道控制中的应用,它以高速公路主线交通流为控制对象,以入口流量为系统的输入控制量,通过计算匝道上游交通需求与下游道路容量差额来寻求最佳匝道入口流量控制,从而使高速公路本身交通需求不超过它的容量,使高速公路主线交通流处于最佳状态.     

基于车速平稳过渡的高速公路出口限速方案

研究能够满足出口车速平稳过渡的逐级限速方案,对提高出口区域车辆平稳运行及安全提升有重要意义。利用无人机采集高速公路出口车辆运行参数,分析出口车辆运行特征,考虑驾驶员对相邻限速标志的认知反应,构建了连续限速标志设置间距计算模型,建立了高速公路出口不同级别的限速方案,利用驾驶模拟试验对设计的不同限速方案进行分析及评价。模型的计算结果显示,二级限速方案中,限速值为60-40km/h的限速标志间距为160m;三级限速方案中,限速值为80-60-40km/h的限速标志间距分别为：300,80m,限速值为90-60-40km/h的限速标志间距分别为300,85m;四级限速方案中,限速值为100-80-60-40km/h的限速标志间距分别为295,160,80m。利用驾驶模拟器对模型结果进行验证,试验结果表明：逐级限速方案的平均减速度指标小于1.3 m/s2,均在驾驶舒适性阈值内;随着限速级数增加,车辆离散幅度显著降低,表明逐级限速方案对出口车辆运行速度有明显管控效果;四级限速方案可使在分流鼻端车速标准差、平均减速度、V85分别控制在5.23km/h、0.52m/s2、54km/h左右,极大了满足车速平稳过渡要求。可见,借助模型定量优化的逐级限速方案可以显著提高出口车速过渡的平稳性和安全性。     

高速公路匝道协调控制系统的仿真分析

采用连续流宏观稳态交通模式和占有率调节控制策略,使用Visual Basic软件设计了一个高速公路匝道协调控制系统,模拟了高速公路交通系统的动态运行过程,并通过数据仿真对系统运行和计算的有效性进行了分析.仿真结果表明,控制系统具有良好的动态性能,所提出的方法能够有效地消除交通拥挤,维持主线车流稳定,实现车辆在高速公路上的高效、安全运行.     

基于神经网络预测模型的高速公路递阶控制

利用递阶结构和神经网络来进行高速公路入口匝道控制，其基本思想是：把高速公路作为一个大系统问题，子系统为高速公路的路段，协调控制层负责计算各路段的期望轨线，应用神经网络对各路段交通状态进行预测，并根据预测结果实施控制。给出了控制器的构造方法并进行了仿真实验，实验结果表明，该方法能够有效地消除交通拥挤和维持主线车流稳定。     

冰雪条件下高速公路可变限速方法

高速公路在冰雪天气下需要进行封路或限速等措施,导致道路通行能力减小,车辆行驶安全性下降。 针对该问题,在考虑道路线形、冰雪条件道路特性与交通流特性的基础上,提出一种基于冰雪条件的高速公路 可变限速方法。建立了包含道路线形与冰雪条件的速度生成模型,同时引入模糊控制系统对路面雪况进行预 测。通过Vissim 软件对高速公路部分路段进行仿真实验,结果表明,该可变限速方法可根据雪况动态调整限 速值,相比于对照组Ⅰ( 固定限速) 降低了车辆延误,提高了通行效率,相比于对照组Ⅱ( 封路除雪+ 无限速) 提高了道路通行能力。表明相较于传统方法,该方法能更有效地保证冰雪条件下高速公路车辆通行效率与安 全性。     

高速公路信息发布系统典型应用方案

高速公路信息发布系统是高速公路交通安全保障系统的重要组成部分，是确保车辆行驶安全的可靠工具和手段。常见的信息发布系统一般包括固定式指示牌、可变情报板、可变限速标志等。高速公路信息发布系统设备的布设应遵循科学合理、统筹安排的原则，最好是在每个立     

山区高速公路平曲线建议限速标志设置

使用Metrocount和GPS采集了8条山区高速公路的平曲线运行速度数据并进行分析,提出以小车运行速度差作为判定准则确定是否设置建议限速标志;选择平曲线半径和入曲线前的运行速度为自变量,建立线性模型预测小车运行速度差。研究结果表明:通过运行速度和设计速度的综合确定建议限速值,当平曲线半径小于300 m的时候,运行速度差大于15 km/h,在高速公路平曲线上设置建议限速标志;根据驾驶人的视认特性,计算出不同运行速度下对应的建议限速标志前置距离。     

基于AT89C51单片机的动态限速标志的设计

针对铁路线路维修后使用的静态限速标志牌带来的人力、物力资源的浪费，由于疏忽产生的不安全隐患等问题，采用AT89C51单片机进行控制，应用光电传感器和磁电感应式传感器设计了动态限速标志。动态限速标志具有定时和定次两种工作方式，单片机通过程序控制电机转动，转换限速值。动态限速标志可方便设置工作方式，性能稳定可靠，能充分保证铁路机车的安全运行。