考虑环境效益的城市快速路匝道协调控制.pdf

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1、第12卷第5期江南大学学报(自然科学版)VoI．12No．52013年1O月JournalofJiangnanUniversity(NaturalScienceEdition)Oct．2013考虑环境效益的城市快速路匝道协调控制胡灵龙，王绍楠，孙伟力，王慧(浙江大学控制科学与工程学系，浙江杭州310027)摘要：针对城市机动车尾气污染严重的问题，提出一种考虑环境效益的城市快速路入口匝道协调控制策略。以城市快速路宏观交通流模型为基础，将宏观交通变量转化为微观变量，然后采用微观排放模型计算尾气排放量。在模型预测控制的框架下，综合交通效率和环境效益指标，建立非线性动态优化

2、控制命题，并基于极小值原理进行求解。在多匝道快速路网的仿真结果表明，该策略在兼顾交通通行效率的同时能有效减少机动车尾气CO，HC排放，燃油消耗也显著减少，只有NO因平均车速的提高略有增加。关键词：匝道控制；环境效益；宏观交通流模型；微观排放模型中图分类号：U491；0232文献标志码：A文章编号：1671—7147(2013)05—0522—06CoordinatedRampMeteringofUrbanExpresswayConsideringEnvironmentBenefitsHULing—long，WANGShao-nan，SUNWei—li，WANGHui

3、(DepartmentofControlScienceandEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Theproblemofdesigningcoordinatedrampmeteringstrategiesconsideringenvironmentbenefitsispresentedinthispaper．Theurbanexpresswaynetworkismodeledbyamacroscopictraficflowmode1．Then，themacroscopictraff

4、icvariablesaretransformedintomicroscopicvariables，whichmaketheemissionamountcalculatedbyawelldevelopedmicroscopicemissionmode1．Thecoordinatedrampmeteringproblemisformulatedasamodelpredictivecontrolstructure，inwhichtheobjectiveisacombinationoftrafficeficiencyandenvironmentbenefit．Finall

5、y，agradient-basednumericalsolvingalgorithmisintroducedforahypotheticexpresswaYnetwork．Simulationresultsshowthat，usingthederivedoptimalrampmeteringstrategy，thetraficeficiencyaswellastheenvironmentbenefitcanbeimprovedandtheemissionofCO，HCandfuelconsumptionisgreatlyreduced．Keywords：rampco

6、ntrol，environmentbenefit，trafficflowmodel，emissionmodel城市快速路交通拥堵问题已成为全球各大城控制。经典的单匝道控制策略有需求．容量控制、占市面临的共同问题。入口匝道控制是缓解和预防交有率控制和ALINEA控制¨；多匝道协调控制的研通拥挤的一种有效控制方式，通过限制进入快速路究包括非线性最优化控制、双层规划模型优的车辆数目使得快速路网上的交通流量趋近合理化j、阈值控制]、模型预测控制_5等。其中匝道模状态，它在国内外已经得到广泛应用⋯。型预测控制(ModelPredictiveControl，MPC)作为快速路匝

7、道控制策略可分为单点控制和协调当前研究前沿，具有良好的应用前景。但是，上述匝收稿日期：2013—05—04；修订日期：2013一O7一O8。基金项目：国家863计划项目(2011AA110304)；浙江省自然科学基金项目(LY12F03017)。作者简介：胡灵龙(1988—，女，浙江台州人，控制科学与工程专业硕士研究生。通信作者：王慧(1959一)，女，江苏无锡人，教授，硕士生导师。主要从事复杂工业过程及交通系统的建模与控制研究。Email：hwang@iipc．zju．edu．cn第5期胡灵龙等：考虑环境效益的城市快速路匝道协调控制523道控制的策略研究基本上