基于遗传算法的高速公路网入口匝道优化控制

为了实施高速公路路网交通流的优化控制,采用MATANET模型进行路网交通流建模,应用非线性最优控制方法,构造了路网入口匝道的协调控制模型. 该模型应用全局实时交通数据,以缩短行程时间和减少入口匝道排队长度为控制目标,能够提高交通运行效率和有效处理偶发性拥挤. 针对模型的非线性,应用遗传算法对性能指标进行优化,探究不同性能指标的优化对路网交通运行状况的影响. 以南京市周边高速公路路网作为应用实例,验证了所研究模型与优化方法的可行性.     

基于模型预测控制的快速路网匝道调节方法

探索了基于模型预测控制(MPC)的匝道调节方法.提出了匝道MPC调节的非线性动态时间离散最优控制模型及其解法.最优控制模型采用动态网络交通流模型作为过程模型,采用遗传算法求解.考察了匝道MPC调节的效果和鲁棒性,并将其效果与经典的ALINEA匝道调节方法相比.针对三起点三终点快速路网的仿真案例显示,匝道MPC调节能明显缓解拥堵,改善路网总体运行效率,较之ALINEA调节能够更连续平稳地调节交通流,在存在预测误差的情况下控制效果依然很好,其路网总耗时改善率明显高于ALINEA调节,具有很好的鲁棒性和应用前景.     

考虑环境效益的城市快速路匝道协调控制

针对城市机动车尾气污染严重的问题,提出一种考虑环境效益的城市快速路入口匝道协调控制策略.以城市快速路宏观交通流模型为基础,将宏观交通变量转化为微观变量,然后采用微观排放模型计算尾气排放量.在模型预测控制的框架下,综合交通效率和环境效益指标,建立非线性动态优化控制命题,并基于极小值原理进行求解.在多匝道快速路网的仿真结果表明,该策略在兼顾交通通行效率的同时能有效减少机动车尾气CO,HC排放,燃油消耗也显著减少,只有NOx因平均车速的提高略有增加.     

城市快速路网最优控制模型

针对快速路最优控制过程的动态、非线性和离散最优控制的特性,应用了非线性最优交通控制方法,考虑路径诱导,采用二阶宏观交通流模型,对含有多起点、多讫点的快速路进行了建模,路径诱导措施通过可变信息信号来实现,并构建了一个集成的搜索算法求解,给出路径诱导的测试算例。仿真结果表明:在同等交通情况下,算例路网的性能有明显的提高,优化控制比无控制下路网总耗费时间缩短了8.9%,在入口处的排队也基本上消除了;所提出的集成搜索算法在提高路网的性能方面是有效的、实用的和可行的。     

面向出口匝道拥挤的快速路速度协调控制模型

为缓解快速路出口匝道的交通拥挤,提出了从主线上进行速度协调控制的方法,在现有基于断面的速度协调控制模型的基础上,通过对入口匝道、出口匝道等的修正构建了面向出口匝道的基于车道的速度协调控制模型,描述和预测每个车道的交通流状态,以路网行程时间最短、总通过量最大为优化目标,对每个车道分别进行最佳速度引导.并搭建仿真系统,分析不同交通需求情形下,基于车道和基于断面的速度协调控制策略的实施效果.结果表明:速度协调控制策略更加适用于中高密度,当交通需求量较高时,相比于无控制策略,基于车道和基于断面的速度协调控制模型均能降低车辆平均延误,且在大多数情形下,基于车道的速度协调控制模型效果优于基于断面的控制模型,对缓解交通拥堵、提高交通安全具有一定助益.     

路网与动态交通信息一体化的导航时空数据库研究

路网与动态交通信息一体化的导航时空数据库设计所面临的一个问题,就是如何建立有效的时空数据模型组织路网与动态交通信息一体化数据.在建立适合路网与动态交通信息数据库一体化时空数据模型的基础上,提出了应用这些模型并实现存储、显示、查询和管理路网与动态交通信息的一体化数据.     

基于网络拓扑的子网络OD需求估计

为了对局部交通路网进行设计和评价,运用拓扑结构分析方法对子网络OD需求进行估计.根据子网络拓扑结构,分别对子网络边界点和内部点的OD量进行分析,每个与外界网络相连的边界点都为子网络的交通发生吸引点,内部点OD需求量与原来网络保持一致.进而建立了基于网络拓扑的子网络OD需求估计模型,其中目标函数同时考虑了交通需求的熵最大化及弹性化,约束条件为子网络OD量约束.将原问题分为求解交通需求和道路阻抗两部分,设计了启发式迭代算法反复求解,并运用凸组合算法计算交通需求.运用Sioux Falls网络对算法和模型进行了测试,结果表明考虑弹性需求的子网络OD估计模型在可靠性和计算精度上均优于考虑固定需求的子网络OD估计模型,算法能够快速收敛到所需精度,建立的模型可以用来对实际路网进行简化.     

面向驾驶员个性化需求的动态路径诱导方法

基于物理规划的思想,研究面向驾驶员个性化需求的动态路径诱导方法.首先,分析个性化动态路径诱导问题,构建路段交通阻抗的个性化评价指标体系;然后,基于物理规划思想,进行个性化动态路径诱导:面向驾驶员对道路的“可行性”需求动态确定交通路网搜索的几何空间;面向驾驶员对道路的“偏好性”需求,对几何空间内的交通路网阻抗进行个性化评价;面向驾驶员对道路的“最优性”需求,基于Dijkstra算法在动态交通路网中进行最优路径搜索;当路网中的交通阻抗发生变化时,及时更新路网信息,重新搜索从车辆当前位置到目的地的最优路径.研究结果表明:该方法既能体现驾驶员的个性化需求;仿真算例验证了该方法的有效性和可行性.     

基于先进交通信息的多目标多类用户降级路网双层优化

考虑先进的出行者信息系统(ATIS)与可变信息板(VMS)的共同影响,研究混合交通(普通交通与突增的应急交通)在降级路网中的随机均衡分配及路网的性能优化。利用应急交通可靠度和路段负效用2个目标定义广义路径费用,并基于VMS信息效用与路段广义费用设计了新的路径长度(path size,PS)属性公式,进而构造改进的路径长度logit(PSL)模型;建立以降级路段的最差容量利用系数为优化变量的多类用户多目标双层规划模型,其中,下层是基于PSL模型的混合交通随机用户均衡分配模型。利用应急交通的可靠度定义适应度函数,设计以进化算法为主体框架的优化算法,通过求解获得流量分布、ATIS占有率与服从率以及各项性能指标。研究结果表明:模型与算法是可行有效;相对于随机模拟,优化可以大幅度提升应急交通的可靠性,VMS能辅助ATIS以提升应急交通可靠性并降低全路网的总期望出行时间费用;需求增长对降级路网性能会产生较大影响,但VMS仍能在需求增长时有效优化系统性能。     

基于浮动车技术的动态交通拥挤预测模型

利用动态交通信息实现路网交通拥挤动态预测是城市智能交通管理系统的一大关键技术。本文提出一种新的动态交通拥挤预测模型。该模型应用浮动车数据判断路网实时交通流具体状况,结合路网静态拓扑结构,应用多重模糊推理,对路段发生交通拥挤的发生可能性、拥挤程度和形成时间做出预测。现场实测数据表明,该模型具有良好的预测效果。     

高速公路多路段的模糊逻辑协调控制

采用递阶结构和模糊控制来解决高速公路多路段的协调控制问题.建立了宏观交通流有限差分模型,然后结合交通系统的特点提出一种多层控制结构,把高速公路的控制问题分为适应层、协调层和直接控制层,直接控制层采用模糊控制决定各匝道的调节率,协调层为直接控制层确定期望密度,适应层根据实时检测到的交通状况选择模型和调整模型参数.仿真结果表明,模糊逻辑协调控制具有良好的动态和稳态性能,该方法能够有效地消除交通拥挤,维持主线车流稳定.     

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PID神经网络的快速路入口匝道控制

鉴于神经网络具有良好的非线性特性,学习能力以及自适应能力,本文将神经网络控制与快速路入口匝道控制结合起来,提出了一种基于PID神经网络的入口匝道的协调控制方法。仿真结果表明,较之于ALINEA控制,该方法能更好地稳定快速路的主线交通流密度。     

基于改进AMOC的北京快速环路协调控制策略研究

根据北京快速环路出入口间距短、交织严重以及交通流特性的特点，对基础模型METANET进行了改进，并在此基础上，建立了非线性最优控制模型，给出了离散性最优出入口协调控制系统解。以北京二环快速路为实例，将采用改进AMO控制策略仿真结果与实测环路数据的交通状态进行比对，结果表明采用改进AMO控制策略能使快速路交通流密度维持在期望的密度范围内，排队长度也较小，路网所有车辆旅行总时间下降18.4%。     

基于模型预测的快速交通网络路由诱导方法

为了达到均衡城市快速路网交通负荷,提高交通运行效率的目的,提出了模型预测路由诱导控制方法,控制任务描述为一个动态的、离散时间、空间的、带有约束控制变量的最优控制问题.采用宏观、确定型的、离散时间、空间、适合基于模型预测交通控制的宏观动态交通模型来构建网络交通过程模型,通过在未来较长的时段内求解每一个控制周期的最优问题来实现反馈控制.仿真实例研究结果表明,模型预测路由诱导控制方法能够考虑时变的交通状态,取得良好的控制效果,可为先进的交通管理系统构建提供依据.     

高速公路雾天安全管理系统

以沪宁高速雾天安全管理为依托，基于雾天交通安全管制决策模型、高速公路雾天安全保障方案和地理信息系统、信息管理等应用技术，开发建立了高速公路雾天安全管理系统．系统由雾情监测与信息采集、基于GIS的数据库管理、雾情预警与安全管理决策支持、雾情发布等子系统组成，可实现雾天高速公路交通管制、路网交通流协调与应急处理等功能．并在系统开发过程中，提出了管理单元划分原则、能见度采集设备布设原则和可变信息发布设施布设原则．     

高速公路入口匝道控制器设计

为了缓解高速公路交通拥堵问题,对强非线性、随机性和不确定性高速公路数学模型进行分析,提出了一种利用模糊PID控制匝道的方法.该方法依据密度偏差及偏差变化实时修正匝道控制参数,调节进入高速公路的车辆数,从而使高速公路的主线车流密度处于理想状态.结果表明,该控制器较具有较好的动态性能,可以使高速公路交通流密度处于期望密度,提高道路使用效率.     

基于改进AMOC的北京快速环路协调控制策略

根据北京快速环路的交通流特性及出入口间距短、交织严重的特点,改进了基础模型METANET的节点模型和路段模型,在此基础上,建立了非线性最优控制模型,给出了离散性最优出入口协调控制系统解.以北京二环快速路为实例,将采用改进最优控制(AMOC)策略的仿真结果与实测环路数据的交通状态进行比对,结果表明采用改进AMOC能使快速路交通流密度维持在期望的密度范围内,排队长度也较小,路网所有车辆旅行总时间下降18.4%.