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1、國內(nèi)圖書分類號：U491密級：公開國際圖書分類號：656西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文考慮排放的城市高架快速路入口匝道控制策略研究年級2015級姓名覃林申請學(xué)位級別工程碩士專業(yè)交通運(yùn)輸工程指導(dǎo)老師胡驥副教授二零一八年五月LassifiedIndex:U491U.D.C:656SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisON-RAMPMETERINGCONTROLSTRATEGIESRESEARCHCONSIDERINGEMISSIONSINURBANELEVATEDROADGrad
2、e:2015Candidate:QinLinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:TransportationEngineeringSupervisor:A.P.HuJiMay,2018西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第I頁摘要作為城市主干道的一部分，快速路承擔(dān)了較大的交通運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，隨著城市車輛保有量的不斷增加，快速路交通狀況日益惡化，尤其在匝道入口合流區(qū)，當(dāng)匝道由車輛匯入主路時(shí)，導(dǎo)致主路車輛不可避免地剎車減速甚至停車怠速運(yùn)行，不僅導(dǎo)致快速路擁擠，同時(shí)還
3、導(dǎo)致車輛的尾氣排放劇增，其中的HC、CO和NOX等有毒氣體更是對環(huán)境和人體健康產(chǎn)生不良的影響。因此，本文的研究目的是緩解交通壓力，提高車輛運(yùn)行效率，保證快速路的效益得到最大發(fā)揮，同時(shí)又降低車輛尾氣污染物排放量。論文在分析研究國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)之上，利用模型預(yù)測控制理論中的動態(tài)矩陣控制（DMC）算法對匝道進(jìn)行控制，主要研究工作如下：第一，以成都市二環(huán)路高架快速路桃蹊路入口匝道為研究對象，分析研究了高架主路的道路特性及合流區(qū)交通流特性，分別從宏觀交通流角度和車輛微觀運(yùn)行角度研究了車流特性及車輛運(yùn)行工況；推導(dǎo)了入口匝道
4、交通流動力學(xué)模型，建立了入口匝道的交通流增廣模型，將匝道抽象成為數(shù)學(xué)模型以便于后文的研究。第二，選取了合適的控制策略，研究了DMC控制理論。利用傳遞函數(shù)描述了入口匝道系統(tǒng)，并將其作為預(yù)測模型，利用MATLAB對該模型進(jìn)行階躍響應(yīng)試驗(yàn)，得到了匝道系統(tǒng)的階躍響應(yīng)系數(shù)；以匝道進(jìn)入主路車流為控制輸入，合流區(qū)交通流密度作為控制輸出，研究了快速路交通評價(jià)指標(biāo)，選取了交通角度的期望軌跡值，利用MOVES對HC、CO和NOX等排放因子與速度關(guān)系進(jìn)行研究，并綜合交通角度確定了最終期望軌跡值；通過控制參數(shù)的討論與設(shè)定優(yōu)化控制模型，利用MATL
5、AB對控制器性能做測試，驗(yàn)證控制器的性能是否達(dá)到最佳，結(jié)果表明控制器穩(wěn)定性好，跟蹤性好，期望軌跡值發(fā)生變化時(shí)依然能有效控制輸出。第三，搭建了仿真實(shí)驗(yàn)平臺，設(shè)計(jì)了仿真實(shí)驗(yàn)方案，對比了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。首先利用實(shí)際調(diào)查所得的交通參數(shù)對VISSIM進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定使得仿真更加接近實(shí)際場景；基于MATLAB強(qiáng)大的矩陣處理能力和豐富的仿真工具箱，利用MATLAB對VISSIM進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了DMC控制在匝道控制的應(yīng)用；設(shè)計(jì)了無控制、定時(shí)控制、ALINEA控制和DMC控制等四種仿真情景以進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，DMC控制與ALINEA和定時(shí)控
6、制相比，無論是交通還是排放方面，都有了一定的改善。關(guān)鍵詞：匝道控制；緩解擁堵；減少排放；預(yù)測控制西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第II頁AbstractAsapartofurbanmainroads,urbanexpresswaybearsheavytrafficload.Withtheincreasingofvehicleownership,trafficconditionofurbanexpresswayhasbeengettingworse,especiallyinmergingareaofom-rampandmain
7、lane.Carsgettingintothemainlanefromon-rampwilldisturbvehicleflowrunningnormally,asaresult,thedisturbedcarswillbrakeinevitablyandslowdownandevenstoptoruninidlestate.Thus,notonlytrafficcongestionemergesbutalsoemissionsascendremarkably.LessgoodisthattoxicHC,COandNOXo
8、femissionscanimpactresidents’healthandenvironmentterribly.Therefore,theobjectiveofthispaperistorelieftrafficload,improveefficiencyoftrafficandexertthebe
