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《基于支持向量回歸機(jī)的城市快速路入口匝道控制方法研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、基于支持向量回歸機(jī)的城市快速路入口匝道控制方法研究1緒論1.1研究背景和意義在北京、上海和深圳等特大型城市,大規(guī)模的交通擁堵導(dǎo)致城市居民的通勤時(shí)間變長(zhǎng),嚴(yán)重影響了居民的生活質(zhì)量。據(jù)《2014中國(guó)勞動(dòng)力市場(chǎng)發(fā)展報(bào)告》顯示,特大型城市通的日平均通勤時(shí)間都已接近或者超過(guò)一個(gè)半小時(shí)⑴。與此同時(shí),交通擁堵還間接導(dǎo)致交通事故增加,加深空氣污染和噪聲污染,嚴(yán)重阻礙了城市發(fā)展。因此,解決日益增長(zhǎng)的交通擁堵問(wèn)題對(duì)居民生活質(zhì)量的改善和城市的可持續(xù)發(fā)展均有重要的意義。為了緩解城市交通擁堵,政府加大了對(duì)城市交通系統(tǒng)建設(shè)的投入,加速了以快速路為代表的城市
2、快速交通系統(tǒng)建設(shè)。城市快速路是指道路中央設(shè)有分隔帶,具有四條以上車(chē)道,供車(chē)輛以較高的速度行駛的道路。作為城市交通系統(tǒng)的主要組成部分,城市快速路與城市主干道路、城市次干道路以及高速公路之間通過(guò)距道相互連接,形成眾多的立體交叉或平面交叉。近年來(lái),隨著城市私家車(chē)總量的增加,居民對(duì)交通資源的需求呈現(xiàn)出了快速增長(zhǎng),使原本具有大運(yùn)輸容量的快速路交通系統(tǒng)也出現(xiàn)了擁堵問(wèn)題。城市快速路發(fā)生擁堵將會(huì)通過(guò)膽道將其傳至與其鄰近城市主干道路、次干道路和高速公路,甚至?xí)?duì)整個(gè)城市的交通系統(tǒng)產(chǎn)生影響。隨著城市規(guī)模的發(fā)展和快速路的大量建設(shè),快速路交通系統(tǒng)的擁堵
3、問(wèn)題己經(jīng)成為大中型城市交通擁堵的主要原因之一。因而,近年來(lái)快速路交通擁堵問(wèn)題已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。經(jīng)研究分析,造成快速路擁擠的原因主要包括快速路容量難以滿(mǎn)足當(dāng)前交通需求,沒(méi)有對(duì)快速路入口道進(jìn)行有效控制以及出口距道排隊(duì)回溢等三個(gè)方面。目前,解決快速路擁堵問(wèn)題的措施主要有兩種:第一,修建新的快速路。該方法需要大量的資金支持,需要占用大量土地資源,并且建設(shè)周期較長(zhǎng)。第二,實(shí)施交通管理與控制。經(jīng)國(guó)內(nèi)外研究證實(shí),依靠先進(jìn)的智能交通管理系統(tǒng)對(duì)快速路交通系統(tǒng)進(jìn)行控制與管理,可以有效的減少交通擁堵。相對(duì)于第一種方法,實(shí)施交通管理與控制的方法具有造
4、價(jià)低,建設(shè)周期短,可持續(xù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),己經(jīng)成為解決交通擁堵問(wèn)題重要手段。........1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀作為交通控制管理系統(tǒng)的重要組成部分,[1道控制技術(shù)研究與應(yīng)用最早幵始于20世紀(jì)60年代[2]。此后,距道控制系統(tǒng)的研究得到迅速發(fā)展,由最初的定時(shí)控制發(fā)展到現(xiàn)在智能控制。距道控制技術(shù)的分類(lèi)方法有多種,根據(jù)控制范圍的不同,距道控制可以分為單點(diǎn)控制和協(xié)調(diào)控制;根據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)信息的響應(yīng)不同,距道控制可以分為靜態(tài)控制和動(dòng)態(tài)控制。其中,按控制的范圍分類(lèi)也是膽道控制目前較常見(jiàn)的分類(lèi)方法,本文將阻道控制按控制范圍分為單點(diǎn)型控制算法和協(xié)調(diào)型控制算
5、法[3],其基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。在査閱相關(guān)資料基礎(chǔ)上,本文對(duì)應(yīng)用較為廣泛的入口距道控制算法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納與總結(jié)。在下面部分,本文將對(duì)各種常見(jiàn)IM道控制方法的基本原理以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。仿真平臺(tái),以土耳其伊斯坦布爾的0-1高速路為對(duì)象對(duì)評(píng)估方法進(jìn)行了仿真分析另外,許多學(xué)者對(duì)定時(shí)控制方法進(jìn)行了改進(jìn),從系統(tǒng)最優(yōu)、用戶(hù)平衡的角度進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)優(yōu)化,建立了雙層規(guī)劃模型[9-11]。....2快速路入口距道控制系統(tǒng)的基本問(wèn)題研究快速路入口西道控制問(wèn)題是一個(gè)以主線交通流量為輸入量,以主線交通速度、密度、流量以及入口
6、膽道的排隊(duì)長(zhǎng)度為狀態(tài)變量,以主線交通流為控制對(duì)象的控制問(wèn)題。在本章中,首先對(duì)城市快速路入口阻道控制問(wèn)題的本質(zhì)和基本原理進(jìn)行了分析。然后,對(duì)城市快速路的交通流模型進(jìn)行了詳細(xì)闡述。在此基礎(chǔ)上,對(duì)定時(shí)控制、需求容量控制、占有率控制、ALINEA控制和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的入口BE道控制模型進(jìn)行了闡述,并對(duì)其存在優(yōu)點(diǎn)與不足進(jìn)行了分析。2.1快速路入口旺道控制問(wèn)題快速路是城市交通系統(tǒng)中具有較高車(chē)速為長(zhǎng)距離交通服務(wù)的道路,其主要用于聯(lián)系市區(qū)的主要地區(qū)、近郊區(qū)、衛(wèi)星城鎮(zhèn)以及主要對(duì)外公路,是城市交通系統(tǒng)的重要組成部分。城市快速路一般具有四條以上車(chē)道
7、,在車(chē)行道間設(shè)中央分隔帶,與高速公路、城市主干道以及城市次干道等城市道路間采用立體交叉或平面交叉,通過(guò)入口距道和出口距道控制車(chē)輛的進(jìn)出。在城市快速路系統(tǒng)中,通過(guò)阻道控制可以使車(chē)流均勻分布,提高通行的的穩(wěn)定性,預(yù)防交通擁堵的發(fā)生和降低交通擁堵程度。因此,入口膽道控制對(duì)快速路交通系統(tǒng),甚至整個(gè)城市的道路暢行有著至關(guān)重要的作用。入口阻道控制主要是防止出入口阻道處車(chē)輛的無(wú)序匯入,其主要包括周期長(zhǎng)度和流量調(diào)節(jié)兩部分內(nèi)容;入口膽道控制的具體實(shí)施方式包括信號(hào)燈控制和標(biāo)示控制,其實(shí)際情況如圖2-1所示。.......2.2快速路交通流模型交通流
8、模型(trafficfloodel)是描述交通流狀態(tài)變量隨時(shí)間與空間變化、分布規(guī)律及其與交通控制變量之間的關(guān)系的方程式,其是入口II道控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和仿真的基礎(chǔ)。交通流模型是對(duì)交通主體(車(chē)輛、司機(jī)和道路)的物理狀態(tài)及其交互作用的描述,因此交通流模型是一個(gè)高度