1、 智 能 交 通 控 制 系 统设 计智 能 交 通 控 制 系 统设 计 院院 系系 ： 信息工程学院信息工程学院 专专 业业 ： 交通工程交通工程 学学 号号 ： 学生姓名学生姓名 ： 指导教师指导教师 ： 课程题目 ：基于基于遗传遗传算法算法的的高速公路入口匝道控制高速公路入口匝道控制与仿真与仿真 摘 要 随着社会经济的快速发展和汽车的普及， 高速公路交通拥挤已经成为困扰世 界各国政府严重的社会问题， 由于高速公路交通系统的非线性和时变特性， 所以， 一直以来怎么解决高速公路的拥堵成为了不少交通设计的重点， 本文根据高速公 路的特点，提出了人口匝道控制，并对其进行计算和仿真，通过用 MA
2、TLAB 软 件进行系统仿真，仿真结果表明，该入口匝道控制的遗传算法，具有优越的动态 和稳态性能，能使主线交通流密度保持为设定的期望密度，使车辆行驶更有效率 和更安全，该方法应用于高速公路入口匝道控制中效果良好！ 高速公路匝道控制方法高速公路匝道控制方法 一、匝道的定义一、匝道的定义 匝道就是可以将两条高速公路衔接的特殊道路。在高速公路系统中，连接作 用是匝道的主要作用之一，相比高速公路基本路段，匝道有很多不同之处： (1) 匝道的宽度和长度是有限的； (2) 与匝道相连接公路的设计速度应高于匝道的设计车速； (3) 由于匝道是两条车道的连接，车辆都会由于换道而频繁出现加减速现象 二、匝道控制
3、概述二、匝道控制概述 匝道控制的策略有分散策略和延迟策略，要实施匝道控制策略，以下条件是 必须考虑的： (1) 入口匝道控制的潜能 (2) 入口匝道上足够的交通容纳量 (3) 固有的交通模式 (4) 公众的接受程度 三、入口匝道控制的基本方法 （一）入口匝道定时控制 在定时控制中，通常会采用两车并行调节方式，因为它不容易造成司机的混 乱，保障了车辆的安全运行。 匝道调节率 r(辆/小时)的计算公式为： cd rqq (1) c q(辆/小时)为匝道下游容量， d q(辆/小时)为匝道上游交通需求。匝道调节周期 长度 C(s)为： 3600n C r (2) n 为每个调节周期允许进入的车辆数，
4、n=1, 2, 3。匝道调节率还要受下列约束： m ax00 m inm ax ppp drd TT rrr (3) （二）入口匝道感应控制 (1) 交通需求-通行能力控制 记离散时间下标 k=1, 2, 及时间段 T，则 r (k)表示时间段kT, (k+1)T内的 调节率，其计算公式为： o u tc r mi no u tc r cin () () ,() (1),ko r k oko qqko r 若 若 (4) 式中 c q为匝道下游容量，qin(k-1)为时间段(k-1)T, kT内的匝道上游交通需 求，oout(k)为匝道下游占有率测量值，ocr为占有率的临界值，rmin为预定的
5、调节 率下限值。 (2) 占有率控制 占有率控制的原理：实时测量高速公路匝道的上游或下游的占有率，通过测 量的数据来估算下游剩余容量 qc，再来确定入口匝道的调节率。为此需要建立 交通量和占有率的关系，关系如图 1 所示。 Oout Ocr qmax q 图 1 交通量-占有率关系 下游的剩余容量与实际占有率的关系如图 2 所示。 0 o cr o c q c( ) q k cr 23o 图 2 剩余通行能力-占有率关系 由图 2 可以大致的看出它们之间的关系，再根据经验公式，可估算下游剩余 容量如下： 2 ccr cr c 2 ccr cr (1) (1) ,(1) () (1) (1) ,(1) o k qo ko o qk o k qo ko o (5) 于是调节率的确定方法为： ma xc r cc rc r mi nc r 2 ,(1 ) 3 2 ()() ,(1 ) 3 ,(1 ) roko rkqkooko roko (6) (3) 反馈控制 下面给出一个反馈控制策略，称为 ALINEA 控制律。 )()1()( outdR kooKkrkr (7) 式中 KR 0 为调节器参数，od为匝道下游期望的占有率值，一般取 ocr. 下面给出另外一种连续型反馈控制律。 c ro u ti n ()()
