基于支持向量回归机的城市快速路入口匝道控制方法研究

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1、基于支持向量回归机的城市快速路入口匝道控制方法研究1绪论1.1研究背景和意义在北京、上海和深圳等特大型城市，大规模的交通拥堵导致城市居民的通勤时间变长，严重影响了居民的生活质量。据《2014中国劳动力市场发展报告》显示，特大型城市通的日平均通勤时间都已接近或者超过一个半小时⑴。与此同时，交通拥堵还间接导致交通事故增加，加深空气污染和噪声污染，严重阻碍了城市发展。因此，解决日益增长的交通拥堵问题对居民生活质量的改善和城市的可持续发展均有重要的意义。为了缓解城市交通拥堵，政府加大了对城市交通系统建设的投入，加速了以快速路为代表的城市

2、快速交通系统建设。城市快速路是指道路中央设有分隔带，具有四条以上车道，供车辆以较高的速度行驶的道路。作为城市交通系统的主要组成部分，城市快速路与城市主干道路、城市次干道路以及高速公路之间通过距道相互连接，形成众多的立体交叉或平面交叉。近年来，随着城市私家车总量的增加，居民对交通资源的需求呈现出了快速增长，使原本具有大运输容量的快速路交通系统也出现了拥堵问题。城市快速路发生拥堵将会通过胆道将其传至与其邻近城市主干道路、次干道路和高速公路，甚至会对整个城市的交通系统产生影响。随着城市规模的发展和快速路的大量建设，快速路交通系统的拥堵

3、问题己经成为大中型城市交通拥堵的主要原因之一。因而，近年来快速路交通拥堵问题已经成为研究的热点。经研究分析，造成快速路拥挤的原因主要包括快速路容量难以满足当前交通需求，没有对快速路入口道进行有效控制以及出口距道排队回溢等三个方面。目前，解决快速路拥堵问题的措施主要有两种：第一，修建新的快速路。该方法需要大量的资金支持，需要占用大量土地资源，并且建设周期较长。第二，实施交通管理与控制。经国内外研究证实，依靠先进的智能交通管理系统对快速路交通系统进行控制与管理，可以有效的减少交通拥堵。相对于第一种方法，实施交通管理与控制的方法具有造

4、价低，建设周期短，可持续性强等优点，己经成为解决交通拥堵问题重要手段。........1.2国内外研究现状作为交通控制管理系统的重要组成部分，[1道控制技术研究与应用最早幵始于20世纪60年代[2]。此后，距道控制系统的研究得到迅速发展，由最初的定时控制发展到现在智能控制。距道控制技术的分类方法有多种，根据控制范围的不同，距道控制可以分为单点控制和协调控制；根据对实时信息的响应不同，距道控制可以分为静态控制和动态控制。其中，按控制的范围分类也是胆道控制目前较常见的分类方法，本文将阻道控制按控制范围分为单点型控制算法和协调型控制算

5、法[3]，其基本结构如图1-1所示。在査阅相关资料基础上，本文对应用较为广泛的入口距道控制算法的国内外研究现状进行了归纳与总结。在下面部分，本文将对各种常见IM道控制方法的基本原理以及国内外研究现状进行简要介绍。仿真平台，以土耳其伊斯坦布尔的0-1高速路为对象对评估方法进行了仿真分析另外，许多学者对定时控制方法进行了改进，从系统最优、用户平衡的角度进行系统的静态优化，建立了双层规划模型[9-11]。....2快速路入口距道控制系统的基本问题研究快速路入口西道控制问题是一个以主线交通流量为输入量，以主线交通速度、密度、流量以及入口

6、胆道的排队长度为状态变量，以主线交通流为控制对象的控制问题。在本章中，首先对城市快速路入口阻道控制问题的本质和基本原理进行了分析。然后，对城市快速路的交通流模型进行了详细阐述。在此基础上，对定时控制、需求容量控制、占有率控制、ALINEA控制和基于BP神经网络的入口BE道控制模型进行了阐述，并对其存在优点与不足进行了分析。2.1快速路入口旺道控制问题快速路是城市交通系统中具有较高车速为长距离交通服务的道路，其主要用于联系市区的主要地区、近郊区、卫星城镇以及主要对外公路，是城市交通系统的重要组成部分。城市快速路一般具有四条以上车道

7、，在车行道间设中央分隔带，与高速公路、城市主干道以及城市次干道等城市道路间采用立体交叉或平面交叉，通过入口距道和出口距道控制车辆的进出。在城市快速路系统中，通过阻道控制可以使车流均匀分布，提高通行的的稳定性，预防交通拥堵的发生和降低交通拥堵程度。因此，入口胆道控制对快速路交通系统，甚至整个城市的道路畅行有着至关重要的作用。入口阻道控制主要是防止出入口阻道处车辆的无序汇入，其主要包括周期长度和流量调节两部分内容；入口胆道控制的具体实施方式包括信号灯控制和标示控制，其实际情况如图2-1所示。.......2.2快速路交通流模型交通流

8、模型（trafficfloodel)是描述交通流状态变量随时间与空间变化、分布规律及其与交通控制变量之间的关系的方程式，其是入口II道控制系统分析、设计和仿真的基础。交通流模型是对交通主体（车辆、司机和道路）的物理状态及其交互作用的描述，因此交通流模型是一个高度