高速公路主线收费站区域可变限速控制策略设计(附件)
在我国高速公路网络不断完善，汽车保有量不断增加的背景下，高速公路瓶颈区域的交通拥堵和安全问题已日益显著，节假日尤为突出。于是可变限速控制优势逐渐显露增加通行效率，降低交通流密度，使车流能安全高效的通过道路的瓶颈路段。因此，本文以淮安南收费站为例，以事故发生率最小为目标，以速度限制和设备费用为约束条件，建立适合的可变限速控制优化模型，计算出可变限速信息板的数目及位置和相应的可变限速值，再用VISSIM仿真软件进行可行性检验。对淮安南主线收费站区域的静态限速和可变限速设计方案的仿真输出的行程时间和排队长度数据，可明显看出可变限速控制能减少行程时间和排队等待时间，使交通流更平缓稳定，验证了本文设计方案的合理性和可行性。关键词 高速公路，主线收费站区域，可变限速控制，VISSIM仿真
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 研究意义 3
1.4 研究思路 3
1.5 研究方法 4
2 可变限速控制 4
2.1 可变限速控制的简介 4
2.2 可变限速控制必要性分析 5
2.3 变限速控制的运用领域及采用方法 6
2.4 本章小结 6
3 确定限速方案及可变信息板的数量 6
3.1 问题简介 6
3.2 理论模型的建立 7
4 可变限速信息板位置的设定 11
4.1 问题简介 11
4.2 数据的采集 12
4.3 数据的准备 12
4.4 问题假设 13
4.5 计算方案 13
5 仿真对比分析 15
5.1 vissim简介 15
5.2 基础参数录入 15
5.3 静态限速控制和动态限速控制的对比分析 16
5.4 其他影响因素 18
5.5 本章小结 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附 录 22
1引言
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.1研究背景
随着我国高速公路网络的进一步完善，高速公路已经成为综合运输道路布局和交通运输枢纽规划的推动力量。在国民经济的持续发展的背景下，汽车保有量正迅速增加，客货车运输等指标持续较快增长，为高速公路交通运输行业发展营造了良好的外部环境。全国高速公路总里程己经突破13万公里，已经位居世界第一。根据国家发布的十三五综合交通运输规划，预计到2020年，总通车里程达16.9万公里的高速公路网骨架将基本成型，并与铁路和民航等运输方式共同构成现代化的综合交通网络。
高速公路主线收费站区域已逐渐成为高速公路的瓶颈（尤其是节假日最为明显），附近地区已成为易受交通事故影响的地区。为了减少收费站的拥挤问题和减少事故数量，世界上各个国家主要专注于研究将手动收费方式转变为运用电子收费的系统，但由于前期投资较高，只有经济性较好的驾驶员条件和通常高速准备加入。这种类型的收费系统[1]。除了改善收费站之外，另一种实用的方法是为收费站设置一些延迟区以加速交通。确保交通顺利流入收费区，保证交通安全。
目前，为了保证交通安全，国内外高速公路主线收费站上游区域设置减速标志和减速带进行限速控制，再加上设置合理的主线收费站区域与收费车道，设置限速标志必须按照法律规定进行，如：全线统一限速控制方法、特殊区域的局部限速、分车道及分车型限速和在恶劣天气下的限速[2]。然而静态限速方案具有下列漏洞：从实际情况出发无法改进限速标志的数量；静态限速在一些特殊区域或特殊时间段不一定适合；无论人工收费系统还是电子收费系统，都存在同样一个问题——进入收费区域之前速度是相对固定的值与进入收费区域后的减速行为存在这相对速度差，并根据当前车流情况不断变化。而静态限速标志的限速值是固定不变的，无法及时更改速度信息以改变交通状况会使流量更加渐进。有效控制到达干线收费站广场的速度和到达时间，确保交通畅通无阻。维持收费站前的交通流量，提高收费站的通行能力和安全性非常重要。
与静态限速控制方案相比，可变限速控制具有如下优点：能减少车速较高速较低的车辆数；可降低因固定限速而产生的速度差，使道路交通流更稳定，安全性更高；可变限速信息板（VariableMessageSign，VMS）可以将上游道路的限速进行实时更新，降低交通事故的发生对车流量的破坏因素。
1.2国内外研究现状
于20世纪90年代开始了对可变限速控制的研究，1990年荷兰的StefSmuleders最先提出针对高速公路的可变限速控制方法，引起了学者们的广泛关注。1993年中国的陈建阳也开始着手研究可变限速控制并设计实验证实了可变限速对高速公路通行能力控制的有效性[3]。
1.2.1国外研究现状
Allaby等[4]模拟了公路路段交通量较小时的变速控制场景。从实验成果可以看出，虽然此时限速控制可以提高交通安全，但是减少了该路段对应的交通流量，同时还增加车辆的行驶时间。
Papamichail[5]提出了一种基于允许方向算法的变速限制控制方法，目的是对主要线路与匝道进行协调控制。仿真结果表明，该方法在提高主线匝道区域容量方面发挥了重要作用。
HegyiA等人[6]运用了METANET模型，提出了一种新型的高速公路可变速度控制模型，根据速度－密度关系曲线得到的平均速度与速度限制值之间的最小值是对期望车速的重要影响因素。
Schelling等人[7]建议对SPECIALISTRM模型进行协调控制。该模型是SPECIALIST模型的升级版本，能够实现对主要河流的有序控制，但该模型受道路对准的严重影响。Carlson等人研究了变速控制的实时在线控制的速度限制方法和链接大规模网络路网的功能，并提出了具有鲁棒性和快速运行速度的MTFC模型。
Md．Hadiezzaman等人[8]以元胞传输模型为道路基础交通流模型，利用宏观交通流模型的特点，运用MPC控制策略，以一个周期内的车辆行程时间和总车流量为基础，建立出可变限速控制系统。仿真出的结果显示：在这种可变限速控制条件下，道路车流通行时间和总周转量与采用静态限速控制时改进15%和6.0%。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 研究意义 3
1.4 研究思路 3
1.5 研究方法 4
2 可变限速控制 4
2.1 可变限速控制的简介 4
2.2 可变限速控制必要性分析 5
2.3 变限速控制的运用领域及采用方法 6
2.4 本章小结 6
3 确定限速方案及可变信息板的数量 6
3.1 问题简介 6
3.2 理论模型的建立 7
4 可变限速信息板位置的设定 11
4.1 问题简介 11
4.2 数据的采集 12
4.3 数据的准备 12
4.4 问题假设 13
4.5 计算方案 13
5 仿真对比分析 15
5.1 vissim简介 15
5.2 基础参数录入 15
5.3 静态限速控制和动态限速控制的对比分析 16
5.4 其他影响因素 18
5.5 本章小结 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附 录 22
1引言
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.1研究背景
随着我国高速公路网络的进一步完善，高速公路已经成为综合运输道路布局和交通运输枢纽规划的推动力量。在国民经济的持续发展的背景下，汽车保有量正迅速增加，客货车运输等指标持续较快增长，为高速公路交通运输行业发展营造了良好的外部环境。全国高速公路总里程己经突破13万公里，已经位居世界第一。根据国家发布的十三五综合交通运输规划，预计到2020年，总通车里程达16.9万公里的高速公路网骨架将基本成型，并与铁路和民航等运输方式共同构成现代化的综合交通网络。
高速公路主线收费站区域已逐渐成为高速公路的瓶颈（尤其是节假日最为明显），附近地区已成为易受交通事故影响的地区。为了减少收费站的拥挤问题和减少事故数量，世界上各个国家主要专注于研究将手动收费方式转变为运用电子收费的系统，但由于前期投资较高，只有经济性较好的驾驶员条件和通常高速准备加入。这种类型的收费系统[1]。除了改善收费站之外，另一种实用的方法是为收费站设置一些延迟区以加速交通。确保交通顺利流入收费区，保证交通安全。
目前，为了保证交通安全，国内外高速公路主线收费站上游区域设置减速标志和减速带进行限速控制，再加上设置合理的主线收费站区域与收费车道，设置限速标志必须按照法律规定进行，如：全线统一限速控制方法、特殊区域的局部限速、分车道及分车型限速和在恶劣天气下的限速[2]。然而静态限速方案具有下列漏洞：从实际情况出发无法改进限速标志的数量；静态限速在一些特殊区域或特殊时间段不一定适合；无论人工收费系统还是电子收费系统，都存在同样一个问题——进入收费区域之前速度是相对固定的值与进入收费区域后的减速行为存在这相对速度差，并根据当前车流情况不断变化。而静态限速标志的限速值是固定不变的，无法及时更改速度信息以改变交通状况会使流量更加渐进。有效控制到达干线收费站广场的速度和到达时间，确保交通畅通无阻。维持收费站前的交通流量，提高收费站的通行能力和安全性非常重要。
与静态限速控制方案相比，可变限速控制具有如下优点：能减少车速较高速较低的车辆数；可降低因固定限速而产生的速度差，使道路交通流更稳定，安全性更高；可变限速信息板（VariableMessageSign，VMS）可以将上游道路的限速进行实时更新，降低交通事故的发生对车流量的破坏因素。
1.2国内外研究现状
于20世纪90年代开始了对可变限速控制的研究，1990年荷兰的StefSmuleders最先提出针对高速公路的可变限速控制方法，引起了学者们的广泛关注。1993年中国的陈建阳也开始着手研究可变限速控制并设计实验证实了可变限速对高速公路通行能力控制的有效性[3]。
1.2.1国外研究现状
Allaby等[4]模拟了公路路段交通量较小时的变速控制场景。从实验成果可以看出，虽然此时限速控制可以提高交通安全，但是减少了该路段对应的交通流量，同时还增加车辆的行驶时间。
Papamichail[5]提出了一种基于允许方向算法的变速限制控制方法，目的是对主要线路与匝道进行协调控制。仿真结果表明，该方法在提高主线匝道区域容量方面发挥了重要作用。
HegyiA等人[6]运用了METANET模型，提出了一种新型的高速公路可变速度控制模型，根据速度－密度关系曲线得到的平均速度与速度限制值之间的最小值是对期望车速的重要影响因素。
Schelling等人[7]建议对SPECIALISTRM模型进行协调控制。该模型是SPECIALIST模型的升级版本，能够实现对主要河流的有序控制，但该模型受道路对准的严重影响。Carlson等人研究了变速控制的实时在线控制的速度限制方法和链接大规模网络路网的功能，并提出了具有鲁棒性和快速运行速度的MTFC模型。
Md．Hadiezzaman等人[8]以元胞传输模型为道路基础交通流模型，利用宏观交通流模型的特点，运用MPC控制策略，以一个周期内的车辆行程时间和总车流量为基础，建立出可变限速控制系统。仿真出的结果显示：在这种可变限速控制条件下，道路车流通行时间和总周转量与采用静态限速控制时改进15%和6.0%。
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