高速公路入口匝道交通流控制器仿真设计开题报告

 2021-11-10 11:11

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 匝道控制的目的及其对于高速公路系统的意义

随着国民经济的发展,我国的高速公路网得到不断的扩大和完善。与普通公路相比,高速公路具有提高行车速度、节约旅行时间、增强通行效率、降低运输成本、减少交通事故、节约土地资源等优势。截至2018年12月28日,中国高速公路总里程已达14万公里,位居全球第一[1]。交通需求的急速增长造成高速公路拥堵现象,延长车辆的总旅行时间,同时增加了高速公路行车的安全隐患。因此,如何确定高速公路交通系统的引导和控制方法,以实现高速公路的安全、高效与节能、环保,从而最大程度发挥高速公路的优势,提高公路服务水平成为交通领域研究的重点目标和方向。

匝道控制作为高速公路控制最主要的方式,已被理论和实验证实为改善高速公路交通环境,提高交通设施利用率最有效可行的方法之一[2]。该方法的原理是通过灯光控制进入高速公路主线的交通量,使主线保持连续通畅的交通流。此外,匝道控制还可以影响司机的路径选择行为[3],受到匝道入口控制器的限制,出行者可能放弃进入高速公路而选择网络上的其他线路,从而转移高速公路主线交通流至其他备选路线。因此,匝道控制可以作为一种动态分配工具来平衡备用路线的交通量[4],提升路网整体服务水平。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究目标

本设计拟针对单匝道实时自适应反馈控制的经典算法——基于pid(比例-积分-微分控制器)的alinea控制方法——进行算法优化设计和仿真,在宏观交通流模型(描述车流的运动规律)的基础上,以高速公路交通流的集总行为研究对象,设计稳态最优控制[10]。并实现简单matlab仿真,通过具体的参数和指标比较控制效果增益情况,评估优化控制效果。

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3. 研究计划与安排

第3-4周:撰写开题报告、完成外文文献翻译,明确设计思路,并据此学习必要的程序设计语言、自动控制等基础知识;

第5-6周:进一步收集经典匝道控制算法的资料和数据,并进行整理和分析,结合其他控制理论构思优化方向;

第7-10周:进行算法设计和代码编写,并进行matlab仿真实验,得出数据,完成论文初稿;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]我国高速公路里程突破14万km[j].城市道桥与防洪, 2019(04):130.

[2]papageorgiou, m, kotsialos, a, 2002. freeway ramp metering: an overview.ieee trans. intell. transport. syst(3); 271-281.

[3]m. papageorgiou, h. hadj-salem, and f. middelham, “alinea local rampmetering: summary of field results,” in proc. 76th annual meeting ofthe transp.research board, wash- ington, d.c., 1997. paper no. 970032

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