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1.内容提要 本书在对实际快速路交通流数据分析的基础上，探讨了面向应用的单点速度引导值的确立与多点速度引导值空间优化策略；扩展了宏观动态交通流模型，通过模型预测控制，对速度引导时间优化进行仿真分析；考虑速度引导控制正面效应区间，对不同交通需求与服从度进行比照分析；应用SSAM对运行轨迹建立对数线性模型，并以此模型作为事故风险模型，应用模型预测控制，使得速度引导控制策略以量化的交通安全为导向；在速度引导控制下，对快速路动态OD估计进行仿真分析。本书以速度引导为核心，兼顾效率与安全，对快速路速度引导控制进行详细的分析与设计，为速度引导控制在我国城市快速路大规模实际应用奠定理论基础与技术支撑。 本书可供交通控制与管理、交通仿真等领域的科研、技术、管理人员使用，也可供交通运输工程学科师生参考。 2.前言 城市快速路作为城市道路等级结构中处于顶端的道路体系，在城市路网中举足轻重，不但在日常交通中发挥重要作用，也是基础设施投资的一个重要支撑。作为城市内部的高速公路，快速路对连接各大重要交通设施、疏散城市内部交通具有非常重要的作用，因此对于快速路的管理创新显得非常有必要。另一方面，城市道路交通逐渐从大规模基础设施导向转向精细化交通管理，伴随交通需求的跨越式增长以及交通拥堵与交通事故的频发，在车路协调研究背景下，需要在城市快速路管理中引入主动交通集成管理。而在道路交通实际运行过程中，合理的运行速度是需要重点关注的，速度引导控制作为主动交通管理的重要组成部分，其对提高快速路通行能力、降低快速路事故的风险性与减缓甚至是消除交通拥堵具有一定的潜在价值。目前在国内外，应用于实际中的动态速度管理主要是可变限速控制系统，可变限速系统绝大部分都是针对高速公路进行研究和实施的，对于城市快速路的动态速度管理研究实施还处在初始的阶段；新近的研究论文和书籍这几年虽然出现不少，但都比较分散并各有侧重点，一些新颖的观点尚未反映在其中，本书试图把动态速度引导引入到城市快速路管理当中，以速度引导为核心，兼顾效率与主动风险控制，对快速路速度引导控制进行详细的分析与设计，建立一系列完整的针对城市快速路系统的速度引导方法体系，为速度引导控制在城市快速路动态管理实际应用奠定理论基础与技术支撑。 本书能够付诸出版，首先需要感谢的是同济大学的李克平教授与孙剑教授，是他们把我引入到交通控制与仿真研究领域；感谢同济大学李克平课题组与TOPS课题组的同学们，是他们的帮助使得研究能够更加的深入；感谢我的家人、同事与朋友，是他们的支持使得研究更加的顺利。出版一本具有理论意义和实践价值且内容新颖的快速路速度管理方面的专著，是作者多年的梦想，但因知识水平及学术能力所限，殷切希望读者能够批评指正。 陈大山于波士顿 2016.12.10 3.目录 第1章绪论1 1.1研究支撑1 1.2研究背景1 1.2.1城市快速路高速发展1 1.2.2交通拥挤与空气质量恶化1 1.2.3车路协调技术发展2 1.2.4主动交通管理理念应用2 1.3研究内容与界定3 1.3.1问题提出3 1.3.2研究内容3 1.4研究目的与意义4 1.5研究思路与内容安排5 1.5.1研究思路与技术路线5 1.5.2本书章节安排6 1.6本章小结7 第2章城市快速路管理控制综述8 2.1研究总体概况8 2.1.1城市交通监控系统8 2.1.2国内外相关研究机构9 2.2快速路特性研究综述10 2.2.1快速路物理特性10 2.2.2快速路交通流特性11 2.3快速路控制研究综述13 2.3.1匝道控制13 2.3.2速度管控14 2.3.3匝道与速度管控协同控制19 2.4主动交通管理技术19 2.5待解决问题20 2.6本章总结20 第3章城市快速路交通流特性及参数辨识21 3.1城市快速路交通参数21 3.1.1交通流基本参数22 3.1.2交通流特征变量23 3.1.3流量与密度关系23 3.1.4占有率密度转换24 3.2数据背景及数据处理25 3.2.1数据背景25 3.2.2数据处理25 3.2.3交通流参数基本图26 3.3参数辨识28 3.4本章小结29 第4章城市快速路速度引导空间优化30 4.1速度引导值确定30 4.2模糊逻辑控制30 4.3双层模糊逻辑控制器31 4.3.1快速路出行指数模糊控制器设计31 4.3.2速度引导值模糊控制器设计33 4.4多目标优化算法35 4.5快速路速度引导空间优化35 4.5.1优化目标函数35 4.5.2优化算法与最优解获取36 4.5.3案例分析37 4.6本章小结38 第5章城市快速路速度引导时间优化40 5.1宏观交通流模型40 5.2城市快速路宏观动态交通流模型44 5.3模型预测控制45 5.4速度引导时间优化研究47 5.4.1目标函数及优化流程47 5.4.2仿真算例48 5.5本章小结51 第6章城市快速路速度引导控制敏感性分析52 6.1概述52 6.2速度引导仿真系统构建53 6.3仿真模型参数标定54 6.4SSAM概况55 6.5速度引导值确定策略56 6.6速度引导控制敏感性仿真分析57 6.7本章小结64 第7章基于量化安全的速度引导模型预测控制65 7.1研究背景65 7.2动态事故风险模型67 7.2.1研究综述67 7.2.2对数线性模型68 7.2.3动态事故风险模型69 7.3快速路VISSIM仿真模型69 7.4仿真数据分析70 7.4.1SSAM冲突分析70 7.4.2模型变量数据分析70 7.5冲突对数线性模型建立75 7.6基于量化交通安全速度引导预测控制78 7.7本章小结79 第8章速度引导控制下动态OD估计80 8.1综述80 8.2动态OD估计80 8.3速度引导下动态OD估计81 8.3.1问题描述81 8.3.2模型求解及计算公式82 8.4仿真算例分析83 8.5本章小结86 第9章总结与展望87 9.1本书研究工作总结87 9.2未来研究展望88 参考文献90 |
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