检索结果-内蒙古大学图书馆

控制与决策 2025年第3期40卷 822-832页

作者：唐进君蒋艾佳李明洋王超孔德兰中南大学交通运输工程学院长沙410075 山东省交通规划设计院集团有限公司济南250000 山东高速集团智慧管理中心济南250000

入口匝道控制作为高速公路主动管控的重要技术之一,能够有效解决高速公路合流区拥堵问题,合理的控制策略是保证控制效果的前提,为此,提出一种基于加点策略的Kriging辅助模拟退火遗传优化二型模糊控制方法.该方法能够兼顾高速公路主线和... 详细信息

入口匝道控制作为高速公路主动管控的重要技术之一,能够有效解决高速公路合流区拥堵问题,合理的控制策略是保证控制效果的前提,为此,提出一种基于加点策略的Kriging辅助模拟退火遗传优化二型模糊控制方法.该方法能够兼顾高速公路主线和匝道的运行性能,基于二型模糊逻辑进行控制策略推理,结合变论域思想和搜索算法调节模糊控制参数,并通过加点更新的代理模型解决仿真优化中耗时过长的问题.以济南绕城高速为实例,对比验证上述控制方法的有效性和优越性,并针对不同的流量场景设计不同的控制方法.实验结果表明,将所设计的控制策略应用于拥堵情况下,能够在匝道约束内有效优化主线运行状态,在非拥堵情况下能够在节约计算资源与成本的同时,进一步提升主线的运行性能.

关键词：高速公路主动管控匝道控制二型模糊控制变论域控制模拟退火遗传算法加点策略

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基于改进强化学习的高速公路可变限速区空间布局优化研究

基于改进强化学习的高速公路可变限速区空间布局优化研究

引用

作者：齐傲长安大学

学位级别：硕士

可变限速(VSL)策略在解决高速公路合流区交通拥堵领域发挥着重要作用。在以往的研究中,研究者聚焦于优化VSL策略的性能,其VSL区域的空间布局(包括VSL数量、长度和位置)是根据研究内容确定的,忽略了VSL区域布局方案对VSL策略适用性的影... 详细信息

可变限速(VSL)策略在解决高速公路合流区交通拥堵领域发挥着重要作用。在以往的研究中,研究者聚焦于优化VSL策略的性能,其VSL区域的空间布局(包括VSL数量、长度和位置)是根据研究内容确定的,忽略了VSL区域布局方案对VSL策略适用性的影响。为提高VSL策略的适用性,本研究提出了一个基于改进强化学习的限速区空间布局优化框架。首先,基于VSL区域的数量、长度和位置建立限速区空间布局优化的数学模型;其次,使用改进的Q学习算法确定限速值以控制拥堵区域的疏散;然后,借助轨迹数据集Mirror-Traffic标定跟驰和换道模型;最后,基于精细标定的SUMO仿真平台模拟分析不同限速区布局方案下的合流区拥堵疏散交通状况。研究主要内容有: (1)在VSL区域中应用Q学习算法,协调相邻的Q学习策略以保证智能体在实际应用中持续学习。定义瓶颈区和加速区的人工变量—交通利用率,在二者均正向变化的情况下优化奖励函数;利用已学习的Q值表优化动作探索机制,达到加速收敛的目的。 (2)基于限速区的数量、长度和位置构造遗传算法的染色体构型,建立可变限速区空间布局优化的数学模型。分析Mirror-Traffic轨迹数据集的时空轨迹、宏观交通流特性和微观车辆跟驰换道特征,标定仿真平台参数,并验证了标定结果的有效性。 (3)根据划分的限速区数量将限速区布局方案分为Level I、II和III三个等级,比较不同VSL算法的收敛性及适用性,评估不同空间布局的VSL区域对交通流总时间花费(TTS)、时间损失(TL)和停车次数(NS)的影响。进一步分析了在固定VSL区域长度下,不同速度限制水平对交通流控制的倾向性影响。结果表明:(1)相对于无控制、基于反馈的VSL控制和传统的Q学习控制,本研究提出的基于改进强化学习的VSL策略(改进QL-VSL)在降低TTS方面有更好的表现且收敛速度更快;(2)当限速区总长度接近500-600米时,改进QL-VSL应用于三个等级的限速区布局方案具有最佳且相似的TTS降低效果(5.47%、4.90%和5.15%);(3)与Level I相比,Level II在时间损失方面表现更好(TL降低了9.29%),而Level III在稳定交通流方面表现更好(NS降低了15.17%)。

关键词：智能交通高速公路主动管控可变速度限制 Q学习可变限速区空间布局

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基于微观交通仿真的智慧高速实时路况预测与管控

基于微观交通仿真的智慧高速实时路况预测与管控

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作者：程文昱东南大学

学位级别：硕士

如今,以大数据为代表的新兴技术已成为引领我国智慧高速发展的新动能,为突破我国智慧高速发展瓶颈、解决我国高速公路交通问题提供了新的理念、模式和手段。在此背景下,智慧高速主动管控的需求正逐步显现,其突出特点是,基于现代电子信... 详细信息

如今,以大数据为代表的新兴技术已成为引领我国智慧高速发展的新动能,为突破我国智慧高速发展瓶颈、解决我国高速公路交通问题提供了新的理念、模式和手段。在此背景下,智慧高速主动管控的需求正逐步显现,其突出特点是,基于现代电子信息技术,以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线,为交通参与者提供多样、可靠、和优质的服务。此外,交通仿真使刻画和评估各种交通基础设施和管控方案下出行者的行为反馈成为可能,是实现交通系统运行分析和管控的重要手段。然而,现有的交通仿真、交通状态评价、交通预测及管控方案大部分无法满足实时性要求,且没有形成一个完整的面向智慧高速的智能化管控方案。因此,论文基于微观交通仿真平台SUMO,依据实时卡口数据,建立融合实时交通流还原、短时路况预测与高速公路主动管控技术的智慧高速实时管控方案,实现高速公路交通系统的精准管控。首先,基于OSM地图,通过SUMO仿真平台对其进行路网提取与筛选,针对OSM地图车道信息不准确的问题,基于SHP地图进行车道信息修正,还原高速公路的拓扑关系与几何形态,再通过SUMO对路网进行分车道限速限行及动态路网调整设置,使其更接近真实路网情况。之后基于经过数据预处理后的卡口数据,构造实时交通流恢复方法,在仿真路网上完成实时交通流仿真还原,为后续研究提供支撑。其次,挖掘卡口数据的空间特征与多时间尺度特征,形成输入矩阵,构建基于组合深度学习的高速公路短时路况预测模型,通过CNN提取数据空间特征,通过GRU神经网络提取数据时间特征,实现对短时交通流量与平均速度的预测,并将预训练和在线学习机制融合,实现短时路况的实时预测。最后,基于由实时交通流仿真还原得到的当前交通状况与由短时路况预测得到的未来交通状况,确定主动管控措施及其具体参数,主动管控措施考虑针对主线的可变限速控制、针对匝道的匝道控制与将两者结合的协同控制三种方式。基于SUMO仿真平台,对管控效果进行评价,选择TTT、TTD、TWT为评价指标,结果显示协同控制为最优管控措施,使管控后研究路段的CRI降低11.13%、TTD降低1.56%、TWT降低14.37%。同时,从交通流基本参数的角度对其进行进一步评价分析,证明协同控制可以有效提高道路通行效率、减小交通流波动、提高出行安全,并进一步从车辆遵从率的角度对管控效果进行分析。论文研究成果包括融合多源数据的高速公路仿真场景智能化搭建方法、基于组合深度学习的高速公路短时路况预测模型以及高速公路实时主动管控方案。论文研究成果将有助于研究实时交通流仿真还原技术与预测方法,明确智慧高速主动管控流程及框架,进而提高道路通行效率、保障出行安全、促进高速公路智慧化运营管理。

关键词：微观交通仿真 SUMO 智慧高速实时预测高速公路主动管控

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