专业课课程论文题目高速道路入口匝道控制方法学院机械交通学院专业交通工程班级交工071姓名米尔吾也提.玛依塔乌学号073734117指导教师李鑫职称讲师2011年04月05日高速道路入口匝道控制方法作者米尔吾也提.玛依塔乌指导老师李鑫摘要:目前高速公路上周期性、非周期性的交通拥挤降低了高速公路的运行效率,增加了能源消耗和环境污染,采用合理的交通控制可有效地改善这一状况。而入口匝道控制是高速公路应用最为广泛的一种控制方法。关键词:入口匝道控制;定时控制;算法分类前言（引言）：高速公路交通量的增加使得交通拥挤日趋严重,高速公路的运行效率和安全性也因此大为降低,拥挤的产生加剧了环境的污染和能源的消耗。改善高速公路交通拥挤的方法有很多,入口匝道控制是目前应用最为广泛的一种方法。它通过控制进入高速公路的车辆数目使高速公路交通流运行在最佳状态,从而提高高速公路的运行效率,避免阻塞的产生[1,2]。正文：1入口匝道控制的算法分类入口匝道控制有多种分类方法(见图1)。如图1所示,匝道控制按照受控匝道数目可分为单匝道控制和匝道整体控制;按照调节率相对于时钟是否固定可分为入口匝道定时调节和入口匝道动态调节;按照调节目的可分为入口匝道汇合控制和用于消除拥挤的入口匝道控制。本文主要介绍用于消除拥挤的入口匝道控制算法。按照控制匝单匝道控制道数目分类匝道整体控制按照调节率相对于入口匝道定时调节时钟是否固定分类入口匝道动态调节按照调节目的分类入口匝道汇合控制用于消除拥挤的入口匝道控制图1入口匝道控制的分类1.1单入口匝道控制1.1.1单入口匝道定时控制定时控制是指调节率预先给定的,在某一段时间的运行是固定不变的,这种控制方式是根据历史情况的调查,掌握交通流的统计情况,把一天分为若干个时段,假定每个时段内交通流状况近似不变,以此作为依据来确定每个时段内单个匝道不变的入口调节率,这种方式不能适应交通流的随机变化[3]。1.1.2单入口匝道交通响应型控制交通响应型匝道控制是根据实时车流检测信息调节匝道入口流量,使主线上的交通状态保持在最优设定点的领域内,具体又分为以下几种:1.1.2.1需求-容量差额控制[4]在实时比较匝道上游交通量和下游交通量的基础上选择匝道调节率,其目标是很好地利用有效道路容量,这种方法在北美比较常用(参见图2)。高速公里qUqaut（OCUT）Pr图2高速公路路段由图2可得qcap-qu(k-1)Oout(k)≤Ocrr(k)=（1）rminOout(k)>Oc式中:qcap———匝道下游高速公路路段的饱和容量;qu———匝道上游的路段流量;Oout———匝道下游的车辆占有率;Ocr———临界占有率,即一个控制阈值,在达到临界占有率情况下,交通流达到最大;rmin———预设的匝道最小流入量。以上是一个开环控制方法,其抗干扰能力较差。1.1.2.2需求-容量差额和占有率控制[4,5]通过测量占有率值,用经验公式来估算下游剩余的通行能力△qcap,如果匝道下游检测器处的占有率比临界占有率Ocr小,则△qcap为正,否则△qcap为负。△qcap为负说明该段高速公路的交通量超过了通行能力,应采用最小调节率。否则采用美国安全研究所提供的公式(2)估算△qcap,并按公式(3)调节匝道调节率。qcap(1-Oout(k-1))2,Oout(k-1)≤Ocr△qcap=Ocr(2)qcap(1-Oout(k-1))2,Oout(k-1)≤OcrOcr2.入口匝道整体控制2.2.1入口匝道定时整体控制[2]入口匝道定时整体控制算法将一天分为若干个时段,将高速公路分为若干个路段,在每个时段每个路段的交通流近似稳定均匀时,建立一个描述交通流状态只随道路空间变化的稳态模型,根据历史资料确定的交通需求、道路容量和交通模型,按照某项性能指标,并考虑一定的约束条件,求解一组最优的入口匝道调节率。基本的控制模型是以入匝调节率r为控制变量,以系统旅行总路程、总旅行时间和系统总入匝量的最大化或最小化作为设计目标,以通行能力和匝道调节能力为主要约束,采用线性规划或二次规划方法予以解决。2.2.2入口匝道动态整体控制[2,6,7]高速公路定时段入口匝道控制不能消除由于意外事件而引起的偶发性交通拥挤,要解决这一问题需要实行动态控制,即实时检测现场交通状态信息,并调节入口匝道控制量。3入口匝道控制算法的展望入口匝道控制早期是依靠历史数据进行静态控制的定时控制方法,后来发展了交通响应型控制方法以及启发式算法、试错法,基于自动控制理论的严格的系统方法。这些算法可对交通状况做出及时反应,控制效果也比定时算法有了改进,但