高速公路可變速度控制方法研究.pdf

1、高速公路以高速、高運(yùn)輸量、高服務(wù)水平以及齊全的交通設(shè)施等諸多優(yōu)點(diǎn)，可有效解決迅速增長的交通量、有效改善擁堵、減少交通事故的發(fā)生，但是速度、安全及其行車通暢之間又存在不可避免的矛盾。駕駛?cè)丝偸歉鶕?jù)車輛在運(yùn)行中的道路與交通條件，期望盡可能的以高速行駛而獲得高效的運(yùn)輸效率，然而經(jīng)常由于選擇速度的不適宜，引發(fā)交通事故和交通擁擠。車速限制，管理及其實(shí)施已成為一個(gè)關(guān)乎人類安全的世界性焦點(diǎn)話題。
　　 超速行駛是高速公路交通事故的主要原因，限

2、速方法的不合理以及車速控制技術(shù)的不完善是醞釀車速事故的根源。由于交通系統(tǒng)是一個(gè)典型的分布式系統(tǒng)，受多種因素的影響，具有較強(qiáng)的非線性、模糊性和不確定性，其基本規(guī)律難于用數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確的建模，因此靜態(tài)的速度限制方法、固定的限速值未能體現(xiàn)道路交通系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征，從而激化了速度管理與交通安全及運(yùn)輸效率的矛盾。智能控制理論是以無模型或非精確模型為特征、以知識(shí)信息為基礎(chǔ)進(jìn)行學(xué)習(xí)和推理，用啟發(fā)式方法來引導(dǎo)求解過程的非傳統(tǒng)數(shù)學(xué)公式化過程。綜上所述，把先進(jìn)

3、的智能控制技術(shù)、信息融合技術(shù)、智能信息處理技術(shù)與交通工程結(jié)合起來，是解決當(dāng)前問題的有效途徑，也是未來速度限制研究的必然方向。
　　 本文立足道路交通安全系統(tǒng)分析，從駕駛行為、高速道路車速影響因素分析及車速限制與道路交通系統(tǒng)各組成要素的關(guān)系入手，分析目前主要的速度限制方法及其適用性，明晰可變速度控制的基本思想作用機(jī)理；運(yùn)用先進(jìn)的智能控制方法，研究高速公路可變車速控制的理論模型，建立了基于免疫遺傳算法優(yōu)化的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的高速公路

4、主線速度控制模型，提出了匝道交通流量控制與主線可變限速的協(xié)調(diào)優(yōu)化方法；將信息融合技術(shù)、智能信息處理技術(shù)與交通工程相結(jié)合，構(gòu)建遠(yuǎn)程交通速度控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，探討了車速信息的采集與動(dòng)態(tài)管理以及車速遠(yuǎn)程控制的功能，并基于ArcGIS地理信息平臺(tái)研發(fā)了仿真系統(tǒng)，為高速公路合理、科學(xué)的限速值設(shè)置以及交通管理策略研究提供新的見解與思路。
　　 論文對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究：
　　 1、基于認(rèn)知心理學(xué)和人機(jī)工效學(xué)分析影響行車速度的各

5、個(gè)因素，分析了影響行車速度的各個(gè)因素以及車速限制、駕駛?cè)诵袨?、事故發(fā)生概率和事故嚴(yán)重程度之間的關(guān)系以及速度限制與交通擁堵之間的關(guān)系，歸納總結(jié)了目前主要的速度限制方法并分析其適用性、有效性，明晰了高速公路可變速度控制的機(jī)理。
　　 2、建立了高速公路主線可變速度控制模型—基于免疫遺傳算法優(yōu)化的動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在結(jié)構(gòu)和特性上更好的擬合了高速公路速度非線性動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)、克服了以往將模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)分開優(yōu)化的缺陷，使網(wǎng)絡(luò)獲得更快的

6、收斂速度和更高的精度；仿真結(jié)果表明，該控制方法可以在線調(diào)節(jié)控制值以適應(yīng)不同的行車環(huán)境變化，能夠較好的反映路面狀況、交通流狀態(tài)以及天氣等對(duì)車輛運(yùn)行速度的影響。實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路的可變速度控制，有效的減少事故的發(fā)生并降低駕駛?cè)说鸟{駛強(qiáng)度。
　　 3、探討了匝道，主線可變速度協(xié)調(diào)控制(RVSC)的作用原理，基于宏觀交通流模型，在動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制機(jī)制下建立了匝道流量控制與可變限速協(xié)調(diào)控制模型，并在一簡化網(wǎng)絡(luò)上模擬了匝道控制、RVSC以及匝道.主

7、線協(xié)調(diào)控制（RMC）三種控制策略的控制效果。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，RVSC方法的控制效果最佳，當(dāng)匝道控制失效時(shí)，可變速度控制方法可以有效的阻止匝道路段發(fā)生擁堵，且效果優(yōu)于主線控制，使交通流得到合理的分配與優(yōu)化。
　　 4、提出一種全新的、有效的速度控制模式—遠(yuǎn)程速度智能控制系統(tǒng)，清晰地描述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路與主體功能，闡釋了系統(tǒng)及子系統(tǒng)：交通信息采集系統(tǒng)、車速控制發(fā)布系統(tǒng)、車速綜合管理系統(tǒng)各模塊的工作機(jī)理；探討了車速信息采集與動(dòng)態(tài)