高速公路重載貨車移動瓶頸理論研究.pdf

1、近年來，在我國某些高速公路路段（特別是長三角、珠三角、京津塘等經(jīng)濟發(fā)達、交通繁忙區(qū)域的高速公路）由于重載貨車運行速度低且相互超車換道，導(dǎo)致大量的交通移動瓶頸發(fā)生，造成交通流量未達到設(shè)計通行能力卻擁擠不堪。
　　本文的研究目標是探求高速公路移動瓶頸現(xiàn)象的特征和機理，以揭示移動瓶頸發(fā)生時各個交通參數(shù)的變化，為降低移動瓶頸的影響、改善交通運行質(zhì)量提供理論依據(jù)。主要工作如下。
　　分析了移動瓶頸和固定瓶頸的異同、移動瓶頸的主要影響因

2、素，剖析了移動瓶頸的形成機理?；谝苿悠款i影響效應(yīng)模型，利用軟件進行重載貨車移動瓶頸影響效應(yīng)仿真試驗。試驗揭示了重載貨車不同混入比例的狀況下，對全體車輛、小汽車、重載貨車的平均速度、平均延誤以及整個流量的影響。
　　在Newell模型的基礎(chǔ)上，提出了考慮多輛前車間速度差影響的多速度差移動瓶頸模型，給出了正常行駛區(qū)域和移動瓶頸行駛區(qū)域的優(yōu)化速度函數(shù)。同時，優(yōu)化了Nagatani換道模型，提出更加符合實際交通狀況的換道模型。利用元胞自

3、動機和VISSIM分別模擬仿真本文提出的多速度差移動瓶頸模型，繪制和分析時空斑圖、交通參數(shù)變化曲線圖，研究移動瓶頸發(fā)生時交通流各參數(shù)的變化情況，給出判斷移動瓶頸發(fā)生的條件。
　　基于美國加州大學(xué)伯克利分校FSP(The Freeway Service Patrol Project)中部分高速公路路段檢測數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，驗證了用調(diào)整后的累計流量曲線判斷移動瓶頸的可行性。提出了基于調(diào)整后的累計流量曲線和時間占有率曲線判別移動瓶頸的方法

4、。同時，給出了計算背景交通量和背景時間占有率的新的算法。
　　依據(jù)固定檢測器數(shù)據(jù)采集的特點和交通流特性，選取速度、時間占有率、流量、流量差與速度差之積等四個參數(shù)為交通狀態(tài)的特征向量，構(gòu)建批處理增量學(xué)習(xí)的Lagrange支持向量機的移動瓶頸發(fā)生判別算法。試驗表明，相對于加利福尼亞算法、McMaster算法、模糊數(shù)學(xué)算法等經(jīng)典判別算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、支持向量機算法等人工智能算法，批處理增量學(xué)習(xí)的Lagrange支持向量機模型對移動瓶頸

5、判斷的有效性和可移植性等效果均有明顯提高。
　　依據(jù)固定檢測器數(shù)據(jù)采集的特點和交通流特性，選取移動瓶頸地點上游檢測器的速度差、相鄰兩時段的占有率差、占有率與速度比值、下游檢測器的占有率實測值與預(yù)測值之比、下游檢測器的占有率和流量實測值乘積與占有率和流量預(yù)測值乘積之比等五個參數(shù)共同組成一個五維的交通狀態(tài)特征向量，構(gòu)建批處理增量學(xué)習(xí)的Lagrange支持向量機的移動瓶頸產(chǎn)生、持續(xù)和消散全過程判別模型。試驗表明，相對于McMaster算