城市快速路车流可变限速模型与控制策略研究

Whether the urban transport system is running well or not, the city expressway is a key factor, but with the growing of traffic congestion, the urban expressway with the significant features of the large flow, high-speed, deep impact, intense radiation has faced on great challenges, the system running health and coordination with the city ground transportation affect the quality of the operation of the entire urban traffic system directly. The project around urban expressway system combined with its derivative traffic problems and features, the method of combining the road traffic flow theory and network traffic flow theory is used to research the variable speed limit control strategies for relieve the traffic congestion of the region network. The new urban network traffic flow propagation model is proposed by improving the link transmission model and the classic mesoscopic traffic flow simulation model, so as to the new model have according to our country's actual situation, and the traffic demand loaded comes true by the technology of online traffic simulation on road network.And then the variable speed limit optimal control model is put forward to ease region traffic congestion and the appropriate solution algorithm is designed also. The project can help to combination of transport theory and transport practice, and can effective the development of multidisciplinary, also can provide important theory for the traffic control department.

城市快速路是城市交通系统运行是否畅通的关键一环，但随着交通拥堵的日益加剧，以大流量、高速度、深影响、强辐射为显著特点的城市快速路系统也面临着极大的挑战，其运行状况以及与城市地面交通的协调直接影响着整个城市交通系统的运行质量。本项目围绕城市快速路系统，结合其衍生的交通问题及特征，采用道路交通流理论和网络交通流理论相结合的方法，研究缓解城市区域交通拥堵的快速路可变限速控制策略。通过改进路段传输模型和经典的中观交通流仿真模型，构建更加符合我国城市交通实际的新的网络交通流传播模型，并利用在线交通仿真技术实现路网上的交通需求加载。基于以上认识提出缓解区域交通拥堵的可变限速优化控制模型并设计相应的求解算法。本项目的研究有助于交通理论和交通实践的有效结合，利于多学科的交叉和发展，可以为交管部门提供重要的理论依据。

城市快速路系统具有大容量、高速度、广辐射的特点，承载着市内远距离通行功能，为城市交通系统中的主要动脉。以可变限速为主要的控制方法，调节交通流在路网上的均匀分布，可以在某种程度上有效的保障交通秩序和交通安全，提高交通系统运行效率。本项目改进了路段传输模型，能够较为真实的刻画车辆在交通网络中的传播过程，构建了基于LTM的可变限限速控制模型和求解算法，并深入分析了实施可变限速前后的交通流分布性质；改进了经典的中观交通流仿真模型,该模型能够刻画车辆在网络中的动态映射关系，进一步将可变限速作为变量加入到模型中以反映速度对交通系统运行效率的影响；改进了元胞传输模型，用以描述车辆的微观性质，并分析了可变限速对车辆运行特征的影响；基于复杂网络理论提出了对可变限速的新认识，指出了不同的网络结构对可变限速效果的影响；利用在线交通仿真技术实现路网上的交通需求加载，从而模拟车辆的在交通网络上的运行状态。基于以上认识提出了缓解区域交通拥堵的可变限速优化控制模型并设计了基于同时扰动随即近似的求解算法，该算法对于大规模的优化问题极其有效，可以忽略参数过多带来的负面影响，大大提高了计算速度。针对可变限速的实施条件，本项目进行了大量的实践研究，提出了山东省道路限速管理工作方法和部分地市公安机关道路限速管理工作整改方案等。总之，本项目通过理论研究、仿真实验及实践应用，寻求在有限资源条件下提升城市快速路交通网络的运行效率，优化城市交通系统内部协调机制，减缓城市交通拥堵，为城市交通管理部门提供科学指导。. 项目执行过程中，共计发表相关研究论文33篇，其中SCI检索论文13篇，SSCI检索1篇，EI检索论文9篇，ISTP检索1篇；在国际学术会议上交流研究成果4次，组织相关学术活动2次，参加国内外学术会议40余次；培养博士研究生2名（已毕业），培养硕士研究生15名（已毕业10名，在读5名）；我们和地方公安机关以及国内部分名校开展了深度合作。