组合交通瓶颈系统建模与控制方法研究

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1、；妻未)户夕l硕士学位论文jSl7‘‘3辔乞≯一组合交通瓶颈系统建模与控制方法研究。ModelingandStudyingtheControlMethodoftheCombinedTrafficBottleneckSystem作者：宋桂翠导师：赵小梅北京交通大学2010年6月f』flIlJf授并家＼，▲，，●●●；‘／lfl，，碡．J中图分类号：U12；019；0242UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文组合交通瓶颈系统建模与控制方法研究ModelingandStudyingtheCo

2、ntrolMethodoftheCombinedBottleneckSystem作者姓名：宋桂翠导师姓名：赵小梅学号：08121405职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：交通运输规划与管理研究方向：城市交通规划与管理北京交通大学2010年6月致谢本论文的工作是在我的导师赵小梅副教授的悉心指导下完成的，赵小梅副教授严谨的治学态度、科学的工作方法、精深的学术造诣以及正直而坦诚的为人之道，使我受益良多。不仅如此，老师在百忙之中仍抽出宝贵时间关心我的生活及工作情况，给了我许多宝贵的指导和建议，这些都将成为

3、我人生中的财富。在此衷心感谢三年来赵老师对我的关心和指导。贾斌副教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。感谢高自友教授、孙会君副教授、四兵锋副教授以及系统科学所的全体老师们!老gNl'J卓越的教学和科研工作，使我在各方面都有了很大的提高。在实验室工作及撰写论文期间，李新刚博士、谢东繁博士、郭宏伟博士等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。也感谢系统科学所的全体同学们，大家在学习和生活中留下许多美好的回忆。感谢国家自然科学基金项目No．70701004的

4、基金资助，另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。1．．．。．．．．。————中文摘要摘要：交通瓶颈是影响城市交通畅通的重要因素之一，瓶颈附近是交通拥堵以及交通事故的易发区。组合交通瓶颈是交通瓶颈中一个重要方面，其对交通拥堵的影响更为严重。公交车站作为城市交通系统中的一种典型瓶颈，在城市道路上十分常见。设置在城市道路上的公交车站往往与其附近的入、出匝道构成组合交通瓶颈，各种车流经过时不可避免地产生交织冲突。基于此，本文利用元胞自动机模型对公交车站与出、入匝道三种交通瓶颈构成的交通系统

5、进行建模与特性分析，并在此基础上提出控制方法，缓解瓶颈附近的拥堵状况。主要工作如下：1．使用元胞自动机模型对公交车站和出、入匝道三种交通瓶颈组成的道路系统进行建模和模拟，分析了三种瓶颈相互影响的机理，总结了公交车站与匝道设置的合理方式。研究指出，采用出匝道在公交车上游、入匝道在公交车站下游的配置方式(CaseB)会优于入匝道在公交车上游、出匝道在公交车站下游的配置方式(CaseA)，并且能够最大限度地减小组合交通瓶颈效应，提高通行能力以及道路利用率，减少公交车站的位置设置对主路和匝道流量的负面影响。2．根据交通

6、拥堵演化机理，我们提出了公交车站与入匝道构成的组合交通瓶颈系统的控制方法，通过计算机仿真分析控制方法的有效性。对于入匝道在公交车站上游的瓶颈系统，我们采用了平均车头间距反馈的方法。结果发现，加入控制后提高了主路上游流量，在一定程度上改善了主路的交通拥堵状况，减小了车辆的交织现象，但是由于对入匝道进行控制，也造成了主路下游流量的略微降低。对于入匝道在公交车站下游的情况，我们采用了可接受间距汇合控制方法。采用此种方法控制后，主路上游流量略微增加，而且匝道车辆到进入主路，不会影响到主路车辆的行驶。进一步我们又与其它控

7、制方法进行比较，发现根据交通拥堵演化机理提出的控制方法更为有效。3．我们将入匝道在公交车站上游的瓶颈系统的控制方法应用到CaseA系统中，结果发现仍可以提高主路上游流量，改善主路的拥堵状况。进一步我们又与其它控制方法进行比较，发现根据交通拥堵演化机理提出的控制方法更为有效。另外，我们将入匝道在公交车站下游的情况采用的控制方法应用到CaseB系统上来，发现采用此种方法控制后，各路段的流量以及交通状况几乎没有太大改善；采用传统控制方法反而使系统流量下降，交通状况变得更糟糕，而采用我们提出的控制方法可以提高交通系统的

8、安全性。关键词：组合交通瓶颈；公交车站；入匝道；出匝道；控制方法分类号：U12；019；0242北京交通大学硕士论文ABSTRACTABSTRACT：Asoneimportantaspectoftrafficbottleneck,thecombinedtrafficbottleneckinfluencesthetrafficcongestionandtrafficsafetyserio