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高速公路施工作业区交通控制与仿真研究

作　者: 毕海峰
导　师: 孟祥海
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 高速公路施工作业区交通控制 VISSIM交通仿真模拟遗传退火算法综合评价
分类号: U491
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高速公路养护或大修是我国早期建成的高速公路发展到现阶段所要解决的主要问题之一。为避免施工作业对正常车辆通行造成不便,常采用“边通车、边施工”的施工作业方式。然而,车道数减少,车辆变道频繁,使得施工作业区内交通环境非常复杂,采用何种交通措施控制施工作业区,既能保证交通运行的效率,又能提高行车的安全具有重要的研究价值。VISSIM交通仿真试验是论文研究的主要手段,而针对高速公路施工作业区的限速控制和交通标志布设是论文研究的主要内容。首先,对双向四车道高速公路常见的施工作业区形式进行了归纳,并分析其适用性,结合实际选定“半幅封闭施工作业区”作为研究对象。结合实际工程项目,完成了相关数据的调查,并进行了数据处理。在此基础上,从交通流量、交通组成、车速分布和车头时距四个方面对施工作业区各区段交通流特性进行了详细分析,为建立施工作业区VISSIM交通仿真模型奠定了基础。其次,分析了变道合流、跟驰、排队三种施工作业区交通运行状态及其组合之间的关系,为建立VISSIM交通仿真模型提供理论依据。论文分析并借鉴了国外先进的交通合流控制思想,结合我国施工作业区研究的现状,提出从限速控制和交通标志布设两个方面进行交通控制的方案,并开展了相关研究工作。分析了VISSIM的基本原理和应用范围,证实将其应用于施工作业区是可行性的。进而建立了交通仿真模型,并结合道路条件、交通流参数及交通运行状态对模型参数和车辆行驶规则进行了设置。在此基础上,又运用模拟遗传退火算法对相关参数进行了进一步修正,使模型与实际更好拟合。最后,基于建立的VISSIM交通仿真平台,采用系数修正和仿真试验相结合的方法计算施工作业区的实际通行能力,进而理论推导出整个高速公路正常路段的限速控制标准;再通过反复地仿真试验,借助多层次—灰关联方法对试验结果进行综合评价,得到施工作业区瓶颈路段和施工路段限速控制标准。在此基础上,研究最小交通标志布设距离,分限速标志布设和其他交通安全标志布设两个层次进行方案制定,借助仿真试验和综合评价得到最优的交通控制方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 研究目的与意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 国外研究现状  11-13
    1.2.2 国内研究现状  13-15
    1.2.3 国内外研究现状综述  15-16
  1.3 论文研究的主要内容  16-17
  1.4 技术路线  17-18
第2章施工作业区数据调查与交通流特性分析  18-33
  2.1 施工作业区形式划分及适用性研究  18-22
    2.1.1 施工作业区形式划分  18-21
    2.1.2 施工作业区适用性研究  21-22
  2.2 数据调查与处理  22-24
    2.2.1 调查原则  22-23
    2.2.2 数据组成  23
    2.2.3 调查方法  23-24
    2.2.4 数据处理  24
  2.3 施工作业区交通流特性  24-32
    2.3.1 交通流量特性  24-26
    2.3.2 交通组成特性  26-27
    2.3.3 车速分布特性  27-31
    2.3.4 车头时距特性  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章施工作业区交通运行分析和控制方法研究  33-46
  3.1 施工作业区交通运行状态分析  33-36
    3.1.1 变道合流状态分析  33
    3.1.2 跟驰状态分析  33-34
    3.1.3 排队状态分析  34-35
    3.1.4 交通运行状态之间的关系  35-36
  3.2 国外交通合流控制方法分析  36-40
    3.2.1 NDOR 合流控制方法  36-37
    3.2.2 静态早期合流控制方法  37
    3.2.3 动态早期合流控制方法  37-38
    3.2.4 静态晚期合流控制方法  38-39
    3.2.5 动态晚期合流控制方法  39
    3.2.6 各种交通合流控制方法对比分析  39-40
  3.3 施工作业区交通控制方法研究  40-45
    3.3.1 限速控制方法研究  40-42
    3.3.2 交通标志布设研究  42-45
  3.4 本章小结  45-46
第4章施工作业区交通仿真建模及参数修正  46-59
  4.1 VISSIM 应用于施工作业区的可行性  46-47
    4.1.1 基本原理  46
    4.1.2 应用范围  46-47
  4.2 施工作业区交通仿真模型的建立  47-54
    4.2.1 建立基本仿真路段  47-48
    4.2.2 设置交通特性参数  48-51
    4.2.3 设置车辆行驶规则  51-54
  4.3 施工作业区交通仿真模型参数修正  54-58
    4.3.1 修正参数体系  54-55
    4.3.2 修正方法选取  55
    4.3.3 参数修正过程  55-58
    4.3.4 参数修正结果  58
  4.4 本章小结  58-59
第5章施工作业区交通控制方案研究  59-78
  5.1 施工作业区交通控制体系构建  59-60
  5.2 施工作业区实际通行能力计算  60-66
    5.2.1 实际通行能力计算方法  60
    5.2.2 基本通行能力计算  60-61
    5.2.3 通行能力影响因素分析  61-65
    5.2.4 实际通行能力计算  65-66
  5.3 施工作业区交通仿真评价  66-68
    5.3.1 评价指标选取  66
    5.3.2 评价方法确定  66
    5.3.3 仿真评价步骤  66-68
  5.4 施工作业区限速值计算  68-72
    5.4.1 正常路段限速值计算  68-69
    5.4.2 瓶颈路段限速值计算  69-71
    5.4.3 施工路段限速值计算  71-72
  5.5 施工作业区交通标志布设方案优化  72-76
    5.5.1 交通标志布设距离研究  72-73
    5.5.2 限速标志布设方案优化  73-75
    5.5.3 其他交通安全标志布设方案优化  75-76
  5.6 本章小结  76-78
结论  78-80
参考文献  80-84
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果  84-86
致谢  86

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