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1、國內圖書分類號：U491密級：公開國際圖書分類號：656西南交通大學研究生學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級姓名覃林申請學位級別工程碩士專業(yè)交通運輸工程指導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西南交通大學碩士研究生學位論文第I頁摘要作為城市主干道的一部分，快速路承擔了較大的交通運輸負擔，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)，當匝道由車輛匯入主路時，導致主路車輛不可避免地剎車減速甚至停車怠速運行，不僅導致快速路擁擠，同時還
3、導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，提高車輛運行效率，保證快速路的效益得到最大發(fā)揮，同時又降低車輛尾氣污染物排放量。論文在分析研究國內外相關研究文獻資料的基礎之上，利用模型預測控制理論中的動態(tài)矩陣控制（DMC）算法對匝道進行控制，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行角度研究了車流特性及車輛運行工況；推導了入口匝道
4、交通流動力學模型，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)，并將其作為預測模型，利用MATLAB對該模型進行階躍響應試驗，得到了匝道系統(tǒng)的階躍響應系數(shù)；以匝道進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指標，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系進行研究，并綜合交通角度確定了最終期望軌跡值；通過控制參數(shù)的討論與設定優(yōu)化控制模型，利用MATL
5、AB對控制器性能做測試，驗證控制器的性能是否達到最佳，結果表明控制器穩(wěn)定性好，跟蹤性好，期望軌跡值發(fā)生變化時依然能有效控制輸出。第三，搭建了仿真實驗平臺，設計了仿真實驗方案，對比了實驗結果。首先利用實際調查所得的交通參數(shù)對VISSIM進行參數(shù)標定使得仿真更加接近實際場景；基于MATLAB強大的矩陣處理能力和豐富的仿真工具箱，利用MATLAB對VISSIM進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了DMC控制在匝道控制的應用；設計了無控制、定時控制、ALINEA控制和DMC控制等四種仿真情景以進行對比實驗，結果表明，DMC控制與ALINEA和定時控
6、制相比，無論是交通還是排放方面，都有了一定的改善。關鍵詞：匝道控制；緩解擁堵；減少排放；預測控制西南交通大學碩士研究生學位論文第II頁AbstractAsapartofurbanmainroads,urbanexpresswaybearsheavytrafficload.Withtheincreasingofvehicleownership,trafficconditionofurbanexpresswayhasbeengettingworse,especiallyinmergingareaofom-rampandmain
7、lane.Carsgettingintothemainlanefromon-rampwilldisturbvehicleflowrunningnormally,asaresult,thedisturbedcarswillbrakeinevitablyandslowdownandevenstoptoruninidlestate.Thus,notonlytrafficcongestionemergesbutalsoemissionsascendremarkably.LessgoodisthattoxicHC,COandNOXo
8、femissionscanimpactresidents’healthandenvironmentterribly.Therefore,theobjectiveofthispaperistorelieftrafficload,improveefficiencyoftrafficandexertthebe
