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《高速道路车速限制方法研究》篇一一、引言随着交通事业的飞速发展，高速道路的普及为人们的出行带来了极大的便利。
然而，高速道路上的车速往往较快，给行车安全带来了隐患。
为了保障驾驶者和乘客的生命安全，维护交通秩序，本文旨在深入研究高速道路的车速限制方法。
二、车速限制的必要性1. 保障行车安全：车速过快容易导致车辆失控、制动距离延长等安全隐患，限制车速可以有效地降低交通事故的发生率。
2. 维护交通秩序：合理的车速限制可以引导驾驶员遵守交通规则，减少超速等违法行为，提高道路的通行效率。
3. 保护路况：过高的车速会对路面造成较大的磨损，合理的车速限制可以延长道路使用寿命。
三、高速道路车速限制的方法1. 依据道路类型与条件限制车速根据道路的设计标准、路面状况、交通流量等因素，制定相应的车速限制标准。
例如，对于弯道多、坡度大的路段，应适当降低车速限制；对于路况良好、交通流量较大的路段，可适当提高车速限制。
2. 采用智能化系统辅助车速限制利用先进的电子信息技术和监控设备，实时监测道路状况和车辆行驶情况，通过智能系统自动调整车速限制。
例如，在雨雪天气或能见度较低的情况下，系统可以自动降低车速限制。
3. 法律法规约束与处罚通过制定相关法律法规，明确规定高速道路的车速限制，并对超速等违法行为进行处罚。
同时，加强执法力度，对超速行为进行严格查处，提高驾驶员的守法意识。
4. 驾驶员教育与宣传通过开展驾驶员教育活动、宣传交通安全知识等方式，提高驾驶员的安全意识，引导驾驶员自觉遵守车速限制。
同时，加强社会宣传力度，提高公众对车速限制重要性的认识。
四、实施车速限制的挑战与对策1. 挑战：如何科学合理地制定车速限制标准。
对策：结合道路实际情况、交通流量、驾驶员行为等因素，进行综合分析，制定科学合理的车速限制标准。
2. 挑战：如何确保驾驶员遵守车速限制。
对策：通过加强执法力度、提高驾驶员安全教育、完善交通设施等方式，提高驾驶员的守法意识和交通安全意识。
高速公路瓶颈路段可变限速控制方法研究张乐飞【摘要】为缓解高速公路瓶颈区域产生的交通拥堵,降低交通波对上游交通流的影响,首先对瓶颈区域上游路段进行区间划分,然后在已有宏观交通流模型基础上,引入速度调解率系数,将其作为控制变量建立可变限速控制系统模型;并采用禁忌搜索算法对建立的模型进行求解.仿真结果表明,对高速公路瓶颈区域上游路段实施分区间可变限速联动控制,能有效地抵制瓶颈区域产生的交通波向上游快速传播,能够在一定时空范围内有效地缓解和消除交通拥堵.%In order to reduce traffic jam caused by bottleneck link of freeway, this paper presents a model of variable speed limits by adding a factor of variable speed ratio into the Papageorgiou macroscopic traffic flow model, the factor of variable speed ratio is set as a control variable for the proposed model and Tabu search algorithm is used to solve it. The simulation results show that the variable speed limits model can suppress shock wave spreading out upstream and eliminate traffic jam within limit space-time.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】6页(P78-83)【关键词】高速公路;可变限速;禁忌搜索【作者】张乐飞【作者单位】浙江交通职业技术学院,浙江杭州 311112【正文语种】中文【中图分类】U491目前,高速公路通常以85%位车速作为某一路段或整条主线的限速值,且大多数高速公路以110 km/h或120 km/h作为主线限速值.然而85%位车速改善行车安全的作用取决于车速分布的离散程度,即车速离散性越小,作用越明显.但是,在高流量情况下,一旦前方路段发生交通事件导致车流受阻,产生的交通波将迅速地向上游传播,交通流密度达到临界密度,此时为安全起见,应及时降低上游路段的交通流密度.已有文献在控制交通流密度方面的研究主要有匝道控制和可变限速控制两种方式.前者通过匝道处的交通信号予以实现,后者则通过高速公路上布设的可变限速标志予以显示.实施匝道控制是试图防止进入主线的交通流量过多;实施可变限速控制是为了防止主线交通流的移动速度过快.虽然两种方式都可以降低高速公路主线交通流的密度,但是匝道控制可视为是宏观调控主线交通流密度,无法对主线上某一路段的交通流进行直接干预控制;而可变限速控制则可通过向路侧的可变限速标志发布实时的限速信息直接控制该路段的交通流,因此可视为是微观调控具体某一路段的交通流密度,在实际管控中更具有立竿见影的效果.本文着重解决高速公路主线某一路段产生瓶颈时,如何通过路侧可变限速标志,及时诱导控制上游的交通流,防止上游交通流过快地积聚到下游拥挤区域.然而由于高速公路可变限速控制属于非线性控制问题,求解过程比较复杂,为解决该问题,本文作者提出了一种通过禁忌搜索算法优化求解该过程的方法,并通过仿真实验验证了该方法的有效性,为可变限速控制方法的实际应用提供了一种可借鉴的思路.1 可变限速控制系统建模为了能够对高速公路交通流进行动态的可变限速控制,需要建立能够表征高速公路交通流运行特性的交通流模型,并在此模型基础上构建系统的控制变量,然后通过实时优化系统的目标函数调节该控制变量,以达到动态控制交通流的目的.1.1 宏观交通流模型动态描述高速公路宏观交通流运行特性的模型主要有LWR模型[1]及在LWR模型基础上改进的Payne模型[2]和Papageorgiou模型[3].文献[4]又针对Papageorgiou模型在下游路段发生阻塞时存在的局限性进行了改进,改进后的模型更加符合实际交通流运行情况.本文以文献[4]改进后的模型为基础,构建高速公路宏观交通流模型,并在1.3节中对其进行了扩展,建立了用于可变限速控制的模型.高速公路路段如图1所示.图1 高速公路路段示意图Fig.1 Sections of freeway将高速公路主线划分为N个区间,各区间长度为Li,则根据流量守恒原则及交通流各参数间的关系模型,详细推导过程及参数意义可参见文献[4].图1中区间 i下一时段的交通流密度,受区间i当前时段交通流密度和上游相邻区间交通流量的影响,其交通流密度表达式为式中：ki(n)表示区间 i在第nT时段的交通流密度;qi(n)表示区间 i在第nT时段的平均交通流量表示第i区间长度(n)表示区间i匝道进口流量(n)表示区间 i匝道出口流量;T表示控制时间步长.区间i下一时段的交通流量与当前区间和上游相邻区间的密度和速度有关,其交通流量为.式中,vi(n)表示区间i内的交通流在第nT时段的平均速度;α为系数,此处确定为0.95.区间i下一时段的交通流速度既受下游相邻区间密度影响,又受区间i本身密度的影响,其速度为式中：V e[ki(◦)]为交通流稳定状态时的速度-密度关系式;μ(n)为修正式;τ为常数20.4;χ为常数4;ψ为常数40.当交通流稳定状态时的速度-密度关系为式中：v f为自由流速度,93 km/h;k jam为标定的最大交通流密度,110辆/车道◦km;l为常数1.86;m 为常数4.05;ρ为常数120;σ为常数35;μ1为常数12;μ2为常数6.1.2 可变限速区域划分如图1所示,已有宏观交通流模型是以进出口匝道为边界对高速公路主线进行区间划分,划分的目的是为了方便计算相邻进出口匝道间路段的交通流量,便于优化匝道调解率.然而,当高速公路主线某处发生交通事故后,为避免上游车辆快速地驶向事故路段,最直接有效的控制方法即是对上游路段进行限速控制.但是,如何界定限速的空间范围目前缺乏相应的理论依据.如果以文献[4]中划分的各区间作为限速区间,在实际应用中是不现实的,实际高速公路相邻进出口匝道间的路段长度通常十至几十千米,而事故发生时需要对事故路段最近的区域及时进行限速控制,且为安全起见车辆不能骤然减速,因此需要对事故路段上游进行区域划分,分成N个减速区间.由交通波理论可知,瓶颈引起的交通波传播速度为式中：v w为交通波速度;v f为自由流速度;η为标准化密度.由式(6)可知,若瓶颈区域持续的时间为Δt,则受影响的路段长度为式中：L con为受瓶颈影响的路段长度;Δt为瓶颈区域持续的时间.因此,可将受影响的路段作为限速控制区域,并将其划分为N个区间,分区间限速控制.1.3 可变限速控制模型对高速公路主线进行可变限速控制时,通常以发现瓶颈作为时间控制起点,以消除瓶颈作为时间控制终点,以瓶颈影响的区域作为空间控制范围,在上述时空范围内对上游各区间进行限速控制,以抵消瓶颈处产生的交通波对上游交通流的影响.然而,在进行可变限速控制时,既要从安全的角度考虑降低上游交通流的行驶速度,也要兼顾确保高速公路快速输送交通流的目标,因此,本文在进行可变限速控制时,以瓶颈区域交通流量最大化为目标函数,通过优化该目标函数求得上游各区间最佳限速值,目标函数表达式为式中,q b(n)表示瓶颈区域的临界交通流量,为了能够对上游各区间的速度进行调节,本文将式(4)进行改进,增加一个调解率系数λi(n),表示第i区间速度的调解率,改进后的公式为此外,本文仅分析如何对上游路段进行限速控制,因此假定上游路段无匝道进出口,进而将式(1)简化为下式本文提出的可变限速控制模型中为控制变量,通过调整第n个控制时间步长各区间速度的调解率,实现对各区间速度的控制.可见,通过调整,将实现交通流在各区间内密度和速度的重新分布,交通流的运行状态最终发生了改变.2 可变限速控制模型求解算法由前述分析可知,可变限速控制是通过调整各区间合理的限速值,达到均衡交通流,提高交通运输效率的目的.然而,采用数解法直接求解可变限速控制模型较为困难,为有效解决该问题,本文尝试采用禁忌搜索算法[5-6]对模型进行求解.1) 初始解确定.初始时,交通事故或施工导致的瓶颈区域已确定,受瓶颈区域影响的上游区域即可变限速控制区域,控制区域的范围需根据瓶颈区域的通行能力确定.从安全性角度考虑,行车过程中需避免突然减速,为此,本文将控制区域划分为 N个区间,通过调整各区间合理的速度分布值达到行车安全目的.系统初始化时,瓶颈区域临界交通流量 (n)已知,各区间速度和交通流密度已知,各区间的速度调解率均为1,即不需要调节,Λ(0)=[1,1,…,1,…,1].经过一个时间步长 T,则改变各区间的调解率,进而改变下一个控制时间步长内各区间的速度期望值.2) 赦免准则.赦免准则为：在每一次搜索过程中,记录已获取的最优解向量 (n),一旦候选集中的解全都被禁忌时,则选择其中最优解Λcan(n),并将Λcan(n)解禁,设置为下一个可行解.如果Λcan(n)优于(n),则将(n)设置为当前最优解.3) 邻域结构.可变限速控制系统在每个控制时间步长 T求得的解为N维向量Λ(n),该解的邻域结构可由如下邻域移动方法求得：设Λ(n)中元素λi(n)的值为,将设置为与原值不相等的任意一个值,Λ(n)中每个元素的变化都遵从上述移动规则,各元素移动后的解向量即为当前解的邻域结构,其中那些符合赦免准则的解或者没有被禁忌的解会组成当前解的候选集.4) 候选集.通常依据问题的规模确定,如果问题规模较小,则当前最优解邻域较少,此时可采用全邻域搜索;如果问题的规模较大时,则从邻域中选择若干个相对较优的邻域构成候选集.5) 终止条件.禁忌搜索算法与遗传算法、模拟退火算法较为相似,需设定优化迭代的终止条件.终止条件的设定方式较多,本文采取连续无改进原则结束程序执行：即设置一个最优解的迭代次数上限值,若在给定的上限范围内,目标函数值没有得到优化,便认为本算法的搜索过程进入循环,不能找到新的最优解,停止搜索,输出已经找到的最优解.3 仿真实验仿真实验借助开源交通微观仿真软件SUMO完成,采用Python脚本语言编写算法,算法中需要的各区间交通流平均速度、交通流密度及交通流量等实时参数通过SUMO提供的交通控制接口(TCI)[7]完成,将优化后的各区间可变限速值亦通过TCI 接口发送给SUMO环境下设置的各区间可变限速标志,车辆则对可变限速标志显示的数值给予实时响应.在实验中,选取了13 km路段,瓶颈区域范围为1 km,受瓶颈区域影响的空间范围为瓶颈区域上游6 km,影响的时间范围为1 h,各区间路段见图2所示.因此,在设计时,将上游12 km以1 km为间隔,划分为12个区间段,区间7至区间12为实施可变限速控制区域,区间1至区间6为未实施可变限速控制区域;控制的时间步长 T为60 s,整个控制时长为60个控制周期,即n=1,2,…,60.瓶颈区域的临界通行能力 q b为1 500 pcu/h,仿真过程中产生的流量范围为2 500 pcu/h至4 000 pcu/h,且流量产生服从泊松分布,仿真前500 s为平衡路网流量时段,500 s结束时作为可变限速控制系统的初始时刻,各区间初始密度和速度见表1所示.实验分为两种情况,即对区间7至区间12实施可变限速控制和全路段不实施可变限速控制.图2 高速公路瓶颈路段示意图Fig.2 Bottleneck sections of freeway表1 各区间初始交通流密度和交通流平均速度Tab.1 Initial speeds and densities of traffic flow at different ranges区间编号各区间平均密度/(pcu/km◦lane)各区间平均速度/(km/h)1234567891 0 11 12 19 17 20 20 20 15 20 16 13 13 16 14 80 82 84 84 82 83 81 82 84 88 84 833.1 无可变限速控制不实施可变限速控制时,瓶颈区域产生的交通波从区间12开始迅速向上游传递,1 h 后,其影响范围已延伸至区间7,如图3(b)所示;图3(a)可看出拥堵产生、传递过程中各区间速度的变化.由图3(a)、图3(b)可以看出,当主线产生瓶颈区域时,如果不实施可变限速控制,则上游交通流依然以较高的速度向下游行驶,而此时下游产生的交通波快速向上游传递,最终导致交通拥堵范围不断扩大,交通流速度急剧下降,交通流密度急剧升高,这种现象的发生无论是对交通安全还是对主线运输效率都将产生不利的影响.图3 无控制时各区间速度、密度变化图Fig.3 Speeds and densities under no control condition3.2 实施可变限速控制针对3.1节中的现象,在同样的交通背景下,采用本文设计的可变限速控制方法对受影响的区间12至区间7进行速度优化调节.考虑驾驶员行车减速安全及对限速值的敏感程度,本文将通过调解率调节后的限速值以5的倍数进行离散化,优化计算后的限速值形如50,55,60,70等整数.图4(a)、图4(b)为实施可变限速控制后的各区间速度、密度变化图.从图中可以看出,主线下游瓶颈产生后,及时调整上游各区间的速度值,可有效防止上游交通流快速涌向下游拥堵路段,各区间交通流密度虽然也经历了一个增长过程,但是随着各区间速度的联动调节,各区间密度随即减小,最终各区间交通流密度和速度趋于稳定,主线及瓶颈区域的交通流量均达到最大化.图4 实施控制后各区间速度、密度变化图Fig.4 Speeds and densities under control condition3.3 实验结果分析由于高速公路车速较快,一旦下游某处发生瓶颈,产生的交通波会快速地向上游传播,此时如果不对上游车辆进行速度控制,则上游的续进交通流依然快速涌向下游,当与传递过来的交通波相遇时,交通流的速度将急剧下降,产生breakdown现象,如图3(a)所示.产生这一现象的原因,是由于交通流无法在有限的时间和空间范围内进行平滑过渡、平稳调整,导致骤然波动.尤其是交通流骤然波动产生的后果将使受影响的区域不断扩大,因此,当下游发生瓶颈后,及时调整限制上游车辆速度确有必要.从实施可变限速控制前后的对比结果可以看出,未实施可变限速控制,交通流受瓶颈区域的影响需经历6个区间的空间调整和1 h的时间调整后,速度才开始逐渐恢复;而实施可变限速控制后,交通流在受影响的第30 min时密度便开始降低下来,如图4(b)所示,而各区间的交通流速度也能够保证一个平缓的过渡,如图4(a)所示,最终使主线及瓶颈区域的交通流量均达到最大化.此外,由图4(b)可以看出,实施可变限速控制,并不能完全消除交通波,在瓶颈发生的初始阶段,交通波依旧会产生,在一定的时空范围内依然会影响部分交通流.但是,很显然,实施可变限速控制后,能够抑制交通波的传播,缩小交通流受影响的时空范围,同时提高了交通运输效率.4 结论1) 本文针对高速公路经常出现的瓶颈区域交通拥堵现象,对已有宏观交通流模型进行了扩展,引入了调解率系数,从而建立了可变限速控制系统模型,使其能够描述高速公路可变限速控制的运动过程.2) 为解决可变限速控制模型优化求解过程中的复杂数值计算,本文采用禁忌搜索算法对建立的模型进行求解,降低了优化计算过程的复杂度,使得所提出的可变限速控制方法的动态实施成为可能.3) 实验结果表明,对高速公路瓶颈区域上游路段进行分区间可变限速联动控制,虽然不能完全消除瓶颈区域产生的交通波,但可以有效地抵制该交通波向上游快速地传播,是直接调控交通流密度的一种有效方法,能够在一定时空范围内有效地缓解和消除交通拥堵,提高道路交通运输效率.参考文献(References)：[1]Lighthill M J,Whitham G B.On kinematic waves Ⅱ ：A theory of trafficflow on long crowded Roads[C]//Proceedings of the RoyalSociety,London,Series A,1955,229(1178)：317-345.[2]Payne H J.Models of freeway traffic and control[J].Mathematical Models of Public Systems,1971,1：51-61.[3]Papageorgiou M,Blossevile J M,Hadj Salem H.Macroscopic modeling of traffic flow on the Boulevard Peripherique in Paris[J].Transportation Research(Part B),1989,23(1)：29-47.[4]Chen C C,Zhang Y P,Ioannou P A.Traffic density control for automated highway systems[J].Automatica,1997,33(7)：1273-1285.[5]Glover F.Tabu Search：PartⅠ[J].ORSA Journal on Computing,1989(1)：190-206.[6]Glover F.Future paths for integer programming and links to artificial intelligence[J].Computer&Ops Res,1986,13(5)：533-549.[7]Axel W,Michal P,Maxim R,et al.TraCI：an interface for coupling road traffic and network simulators[C]//CNS'08 Proceedingsof the11th communications and networking simulation symposium,2008：155-163.。
高速公路养护施工区限速控制研究摘要：本文依托交通仿真软件Vissim对各种限速条件下的交通运行情况进行仿真模拟，选取适合于养护施工区的安全评价指标，并对各种限速方案进行安全评价，得出较优的限速方案和限速标志牌的位置。
关键词：养护施工区；限速控制；安全评价；交通仿真Study on Speed-limiting Control of Freeway Work ZoneAbstract: The paper utilizes traffic simulation software VISSIM to carry on the simulation of traffic operation with variety of speed-limiting conditions. It selects the safety evaluation index which is suitable for work zone and carries on the safe evaluation of variety of speed-limiting program. At last the paper derives the better speed-limiting program and the location of speed-limiting signs.Key words:Work zone; Speed-limiting control; Traffic safety evaluation; Traffic simulation近年来随着高速公路事业在我国的快速发展，高速公路养护维修也已广泛开展，在高速公路上进行养护维修作业通常要封闭一部分车道，造成车辆运行环境恶化，因此在作业区路段易发生拥挤、排队、甚至发生事故。
为了确保作业区路段的交通安全，交通管理部门通常在作业区前方进行限速管理。
对高速公路养护施工区限速控制的研究将是提高作业区交通安全和保障运行效率的基础，本文依托交通仿真软件Vissim对多种限速问题进行微观仿真研究。
摘要摘要高速公路凭借其高速运行、高安全性及高运输量的特点，在交通运输系统中是极为重要的组成之一。
但高速公路常常由于局部路段施工、突发事件等因素造成交通瓶颈区域的产生，导致行驶安全与通行效率降低。
随着智能网联技术的不断创新与发展，智能网联技术凭借信息实时交互性、车辆感知能力较强等性质，为高速公路控制领域提供一种新思路。
研究智能网联环境下的可变限速控制对改善瓶颈区域的交通运行状态与提升通行效率具有重要意义。
首先，将高速公路瓶颈区域作为研究对象，阐述了交通瓶颈的定义及特点，在此基础上举例分析了瓶颈区域拥堵蔓延与消散机理，通过对智能网联环境特点的分析，明确了智能网联汽车的跟驰模型与缓解拥堵理论，并提出可变限速控制理论，分析可变限速控制理论条件下的控制原理与结构。
其次，通过对比选取METANET模型作为可变限速控制的基础交通流模型，分析了可变限速控制与智能网联环境的特点对METANET模型进行改进，并利用仿真数据对模型进行了标定。
再次，参考模型预测控制的思想构建了可变限速控制系统，选择总通行流量、总行程时间、总速度差作为控制目标，根据三者的重要程度利用1-9标度法确定三者的权重系数，结合驾驶人与高速公路特性将限速值约束在合理区间，并将遗传算法作为求解工具，实现滚动优化。
最后，将SUMO作为基础的仿真平台，通过修改其内置文件增设智能网联汽车，并利用SUMO的TraCI 接口与python编程语言对SUMO进行二次开发，构建智能网联环境下的可变限速控制系统。
仿真结果表明，可变限速控制较无控制状态相比，可有效缓解拥堵，提升道路通行效率；改进的智能网联环境可变限速控制系统的控制效果更优于未改进的状态，且随着智能网联汽车渗透率的不断提升，交通运行状态将进一步改善。
关键词：智能网联环境；可变限速控制；瓶颈区域；METANET模型；SUMO 二次开发AbstractAbstractWith the characteristics of high speed,high safety and high transportation capacity,highways are one of the most important components in modern transportation system.However,highways often cause traffic bottleneck area due to local road construction,emergencies and other factors,resulting in reduced driving safety level and traffic efficiency.Intelligent connected vehicle technology provides a new method in the field of highway control by virtue of the real-time interactive information and strong vehicle sensing ability.It is of great significance to study the variable speed limit control in the intelligent network environment to ameliorate traffic operation status in the bottleneck area and improve the traffic efficiency.Firstly,the bottleneck area of the highway is taken as the research object,and the definition and characteristics of the traffic bottleneck are elaborated.Based on this,the mechanism of congestion spreading and dissipation of the bottleneck area is analyzed by examples.By analyzing the characteristics of the intelligent network environment,the intelligent connected vehicle following model and congestion alleviation theory are mentioned.Moreover,the variable speed limit control theory is put forward and the control principle and structure are analyzed under the framework of variable speed limit control theory.Secondly,METANET was selected as the basic traffic flow model of variable speed limit control through comparative analysis.The characteristics of variable speed limit control and intelligent network environment were analyzed to improve the METANET model, and the model was calibrated using simulation data.Thirdly,with reference to the idea of model predictive control,a variable speed limit control system is constructed.Total travel capacity,total travel time,and total speed difference are used as control ing the1-9scale method,the weight coefficients of the three control targets are determined according to importance.Based on the characteristics of the driver and the highway,the speed limit value is constrained toAbstracta reasonable interval,and the genetic algorithm is used as a solving tool to achieve rolling optimization.Finally,SUMO is used as the basic simulation platform,and the intelligent connected vehicle is added by modifying its built-in files.The SUMO TraCI interface and the python programming language are used for secondary development of SUMO to build a variable speed limit control system in an intelligent network environment.The simulation results show that compared with the uncontrolled state,the variable speed limit control can effectively alleviate congestion and improve traffic efficiency;the improved speed limit control system under the intelligent networked environment is better than the unimproved state.In addition,as the penetration rate of intelligent connected vehicles increases,traffic operation status will be further improved.Key words：Intelligent Network Environment,Variable Speed Limit, Bottleneck area,METANET Model,SUMO secondary development目录目录第一章绪论 (1)1.1研究背景及研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1智能网联技术发展研究现状 (2)1.2.2可变限速控制策略研究现状 (3)1.2.3智能网联环境仿真与应用研究现状 (5)1.2.4研究现状总结 (7)1.3研究内容 (8)1.4技术路线 (9)1.5本章小结 (11)第二章高速公路瓶颈区域拥堵机理与缓堵理论分析 (12)2.1高速公路瓶颈区域理论分析 (12)2.1.1高速公路瓶颈区域定义及分类 (12)2.1.2高速公路瓶颈区域拥堵蔓延与消散机理 (14)2.1.3高速公路瓶颈区域检测方法 (17)2.2智能网联环境与缓堵理论分析 (18)2.2.1车辆行驶特征分析 (19)2.2.2智能网联汽车跟驰模型 (20)2.2.3智能网联环境缓堵理论 (22)2.3高速公路可变限速控制缓堵理论 (23)2.3.1传统高速公路限速理论 (23)2.3.2可变限速拥堵控制缓堵理论 (25)2.3.3可变限速控制结构分析 (26)2.4本章小结 (28)第三章智能网联环境高速公路主线可变限速交通流模型 (30)3.1可变限速交通流模型选择 (30)3.2智能网联环境可变限速交通流模型建立 (32)目录3.2.1基础METANET模型 (32)3.2.2METANET模型改进 (36)3.3参数标定 (39)3.3.1智能网联环境交通流基础参数分析 (39)3.3.2METANET模型参数标定与校准 (43)3.4本章小结 (45)第四章智能网联环境高速公路主线可变限速控制策略 (47)4.1基于模型预测控制的可变限速控制流程 (47)4.2多目标优化控制模型 (49)4.2.1控制目标函数构建 (49)4.2.2变量约束条件 (53)4.3基于遗传算法的目标函数求解 (54)4.3.1遗传算法基本原理 (54)4.3.2遗传算法参数设定 (57)4.4本章小结 (57)第五章智能网联环境可变限速控制仿真评价 (59)5.1仿真平台搭建 (59)5.1.1道路场景仿真设置 (60)5.1.2仿真平台二次开发 (62)5.2仿真结果分析 (64)5.3敏感性分析 (69)5.4本章小结 (71)第六章结论与展望 (73)6.1全文总结 (73)6.2研究展望 (74)参考文献 (76)致谢 (80)个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 (81)第一章绪论第一章绪论1.1研究背景及研究意义随着各地区高速公路网络的迅速扩张，高速公路的行驶里程、运输量也随之迅速增长。
高速公路限速措施研究摘要：受不利地形、气候条件、公路线形、驾驶行为等因素影响，高速公路交通事故时有发生。
限速行驶是保证行车安全的关键所在。
本文提出几种重要的限速措施，以减少交通事故的发生。
关键词：高速公路，交通事故，限速措施1 概述受不利地形、气候条件、公路线形、驾驶行为等因素影响，高速公路交通事故时有发生。
汽车长时间行驶在下坡、冰冻积雪等不良路段，往往会出现超速、制动失效的问题，给交通安全带来隐患。
限速是保证行车安全的关键所在，因此，限速措施的合理设置尤为重要。
2 限速的重要性在高速环境下行车，驾驶员的生理状态会有所改变，具体表现在：眼睛的动态视力降低、视野变窄、判断能力减退、平衡感失调等，对交通安全极为不利。
此外高速对汽车性能也有所影响，它会导致轮胎变形、影响汽车的操纵性和稳定性、扩大汽车制动的非安全区、制动效果变差等。
事故成因中最重要的一项就是高速，尤其在长大纵坡路段更为明显。
因此，为了保障高速公路交通安全与畅通，采取限速措施是非常有必要的。
3 限速措施3.1主动措施主动措施是从驾驶员心理和提高其素质及认识来达到降低行车速度的目的，主要包括宣传、教育、法规建设及执法。
3.2 被动措施被动措施主要是通过路面或路侧的一些强制性设施达到控制车辆速度的目的，如设置限速标志和交通信息预告标志，相应的配套措施还包括彩色路面、错视觉标线、减速标线等速度管理设施。
这些设施的综合使用能够有效地提醒或强制驾驶员减速，对控制车辆的速度具有很有效的作用。
3.2.1交通标志在纵坡坡度大于规范值的路段或经常发生制动失效事故的下坡路段可设置陡坡标志，如图所示：在连续两个及两个以上路段平均纵坡坡度大于等于规范值，且连续下坡长度超过3km的坡顶以前适当位置，或经常发生制动失效事故的下坡路段设置连续下坡标志。
连续下坡总长大于3km时，应以辅助标志表示连续下坡的坡长或在下坡3km后重复设置连续下坡标志。
如图所示：当有必要提醒车辆驾驶人保持安全的行驶速度时，可设置建议速度标志，并宜与其他警告标志联合使用和附加辅助标志。
不良天气下高速公路限速问题研究摘要：分析不良天气对车辆安全行驶的影响机理，基于停车视距原理，建立安全停车数学公式，考虑能见度、坡度、附着系数对人与车的影响，计算出雨雪天气条件下高速公路的最高车速限速值，为合理限速提供参考值。
关键字：不良天气；停车视距；限速0.引言高速公路随着里程的不断增加，承载了越来越多的交通责任，不可避免的会出现高速公路事故频发的现象，尤其是不良天气下交通事故发生的几率大大增加。
据统计不良天气的事故率是普通天气下的几十倍，不良天气主要包括雨、雪、风、雾等。
不良天气对人、车、道路的影响无法回避，最有效的控制不良天气下行车安全措施就是限速，而科学的限速既能有效减少不良天气下交通事故的发生，又能充分的利用高速公路的通行能力。
我国《道路交通安全法》实施条例第八十一条规定,机动车在高速公路上行驶,遇有雾、雪、雨、沙尘、冰雹等低能见度气象条件时,应当遵守下列规定:能见度小于200 m时,开启雾灯、近光灯、示廓灯和前后位灯,车速不得超过60 km/h,与同车道前车保持100 m以上的距离;能见度小于100 m时,开启雾灯、近光灯、示廓灯、前后位灯和危险报警闪光灯,车速不得超过40 km/h,与同车道前车保持50 m以上的距离;能见度小于50 m时,开启雾灯、近光灯、示廓灯、前后位灯和危险报警闪光灯,车速不得超过20 km/h,并从最近的出口尽快驶离高速公路。
而条例内未提及坡度和不良天气对车辆和驾驶员的影响，单纯的从能见度进行限速，理论依据不充足。
综上所述，本文对雨天和冰雪天气下高速公路的限速进行研究。
1.不良天气对车辆安全的影响因素1.1雨天对车辆安全的影响因素雨天时路面附着系数很小（见表1），随着车速的增加,路面的附着系数更是急剧减少，当车速达到一定数值就会发生“滑水”现象（在一定时候，胎面下的动水压力等于垂直载荷，即轮胎完全漂浮在水膜上与路面不接触，这时的侧滑力为零）。
刚开始下雨，路面只有少量雨水时，雨水与路面上的尘土、油污相混合，形成粘度高的水液，滚动的轮胎无法排挤出胎面与路面间的水液；由于水膜液的润滑作用，附着性能将大为降低，平滑的路面有时会同冰雪路面一样滑溜。
高速公路监控系统中限速控制策略分析摘要：随着国家的经济快速发展，我国科技也取得了突飞能进的成绩，越来越多的高速公路开始着重建设，这很大程度上方便了国民的出行，提升了国民的生活体验。
但是随之而来的是越来越多的汽车开始行驶，汽车的性能功能等都在不断提升，所以制定高速公路监控系统中限速控制成为了首要任务，一方面要确保高速公路的行驶安全另一方面还要避免高速公路发生堵塞的问题。
面对错综复杂的道路环境，通过人们对于科技网络技术的研究应该充分发挥高速公路监控系统中的限速控制，以此来提升高速公路的利用率，进行科学有效合理的交通疏导。
本文将就高速公路监控系统中限速控制策略进行相关的分析，为后来的研究人员提供一定的研究依据。
关键词：高速公路；监控系统；限速控制；策略据高速公路网周围的街道和收费站的分布可以得出公路的拥挤具有很多不一样的性质为：通常用于交通流控制在交通拥堵的措施的情况下检有关的主要变量的信息的标志的控制策略作为速度限制和信道控制，实际应用过程中具有由于不同的条件不同的控制方法，在组合不同的控制作用或分开，这取决于现场道路的实际交通条件，在与当前天气和气候条件相结合，但是选择在替代系统，如高速公路路的适当的控制方法和附近的收费站一起控制通过指示主要道路限速的标志的交通流量尤为重要控制。
一、高速公路监控系统中限速控制发展很久以前开始就有许多国家引入研究公路监控系统的项目。
经过多年的发展和完善美国欧洲日本等发达国家的道路监控系统相对完善，处于全球运输行业监控系统中的佼佼者，具有可观的前景。
然而对于中国的高速公路来说，我们国家区域面积十分庞大，资源也相当分散，特别是在山区和西部地区地理环境复杂，但是建设资金却十分有限。
于是高速公路监控系统仅限于提供某些道路和具备最基本的服务功能，并且难以实现监控控制条件的能力。
随着道路交通量的增加，交通事故增加，道路安全变得越来越重要。
交通运输行业开始越来越关注高速公路监控系统的重要性。
高速道路车速限制方法研究高速道路车速限制方法研究引言高速公路作为现代交通的重要组成部分，在加快交通流动的同时，也面临着更严重的交通安全问题。
车速是高速公路交通安全的重要因素之一。
因此，研究高速道路车速限制的方法对于提高道路交通安全水平具有重要意义。
本文将结合现有研究成果，探讨高速道路车速限制方法的研究进展。
一、目前的高速道路车速限制方法目前，高速公路的车速限制主要采取速度限制标志牌和交通设施设置等方式。
速度限制标志牌是高速公路最常见的交通标志，通过设置不同的速度限制，对车辆的行驶速度进行限制。
此外，交通设施也起到了一定的限速作用，如事故频发区域设置减速带、隧道入口区域设置限高、限宽标志等。
然而，这些方法并不能够完全消除高速公路的车速问题，因此需要进一步的研究和改进。
二、车速限制方法的研究进展1. 基于智能交通系统的车速限制方法智能交通系统在车辆通信、道路监控等方面具有巨大潜力。
通过引入智能交通技术，可以实时监测车辆的行驶状况并进行车速限制调整。
例如，利用GPS和车载通讯系统，可以实时获取车辆的位置和速度信息，并与高速公路的实时交通情况进行比对，从而制定合理的车速限制措施。
2. 基于数据分析的车速限制方法通过对大量的交通数据进行分析，可以揭示出不同区域、不同时段的车速特征。
根据这些特征，可以更加精准地制定车速限制措施。
例如，根据道路的交通流量和拥挤程度，可以制定动态的车速限制，提高交通的效率和流动性。
3. 基于道路环境的车速限制方法道路环境是影响车速的一个重要因素。
通过对道路的曲线、坡度、路面状况等因素进行评估，可以制定相应的车速限制措施。
例如，在曲线较多的路段设置较低的车速限制，以提醒驾驶员注意安全。
三、车速限制方法的优化方向目前的车速限制方法虽然取得了一定的效果，但仍然存在一些问题。
首先，车速限制标志牌容易被忽视或误读，需要进一步提高可视性和易读性。
其次，当前的车速限制方法缺乏动态性和灵活性，无法根据实际情况进行及时调整。
高速道路车速限制方法研究随着经济的快速发展和城市化进程的加速，我国高速公路建设里程不断增加，机动车保有量也不断攀升。
然而，高速公路交通事故呈现高发态势，成为人民群众生命财产安全的重要威胁。
其中，超速驾驶是导致交通事故发生的重要原因之一。
因此，研究高速道路车速限制方法，对于提高道路交通安全水平具有重要意义。
车速限制标准不统一：不同地区、不同路段的车速限制标准不尽相同，容易造成驾驶人员困惑和不安，也可能导致不必要的交通事故。
限速标志设置不规范：部分路段的限速标志设置不合理，如限速值过低、限速标志不明显等，容易导致驾驶人员违反限速规定。
缺乏实时车速监控手段：对于超速行为的监控主要依赖交通摄像头和交警巡逻，缺乏实时车速监控手段，难以实现精准执法。
为了解决上述问题，可以采取以下方法和技术：路面信息采集技术：利用传感器、雷达等技术手段，实时监测车辆行驶速度、道路状况等信息，为制定合理的车速限制标准提供依据。
智能交通控制系统：结合路面信息采集技术，利用智能交通控制系统实现车速限制的动态管理。
根据道路状况、车辆流量等因素调整车速限制值，提高道路交通安全水平。
限速标志优化设计：根据道路条件、交通流量等因素，对限速标志进行优化设计，提高限速标志的醒目性和合理性。
车载导航系统与执法系统联动：通过车载导航系统与执法系统的联动，实现实时车速监控和超速行为的自动提醒与处罚，提高交通管理的效率和精度。
以某高速公路为例，该高速公路不同路段的限速值从60km/h到120km/h不等，且限速标志设置不规范，给驾驶人员带来困惑。
通过应用路面信息采集技术和智能交通控制系统，对各路段的限速值进行动态调整，并优化限速标志设计，使驾驶人员能够更加明确各路段的限速规定，提高道路交通安全水平。
同时，通过车载导航系统与执法系统的联动，实现实时车速监控和超速行为的自动提醒与处罚，进一步提高了交通管理的效率和精度。
通过对高速道路车速限制方法的研究，我们可以得出以下针对车速限制标准不统一的问题，应充分利用路面信息采集技术和智能交通控制系统，根据道路状况、交通流量等因素制定合理的车速限制标准。
高速公路施工区动态限速探究由于高速公路施工区或事故区上游广泛存在合流冲突，且与距离施工区距离有关，因此可将施工区上游固定限速方案改为动态可变限速控制，并基于车流波理论确定检测器与限速标志之间合理间距。
通过VISSIM仿真软件模拟不同限速方案下施工区上游交通运转情况，并选择合适的评价参数。
近几年以来，由于高速公路交通量持续增长，社会经济、商业物流发展造成重型车比例也有所增加，对于高速公路而言交通压力过大容易导致路面结构损毁、坍塌，对高速公路高效养护的需求日益凸显，且由于交通密度的增加，大型车与私家车混行，车辆特性不同导致运转冲突更易发生，且事故的发生量增加，后果更为严重。
对此，前人已有部分研究，Lee等人[1]研究发现采用可变限速方案可将交通事故风险降低5%～17%左右，且通过交通仿真模拟发现可明显提高施工区通行能力；Hellingan等[2]研究认为若驾驶员可以遵守该动态限速方案，则交通事故率可显著降低；李志斌等[3]通过应用交通仿真模拟软件验证了可变限速方案可以降低瓶颈路段追尾事故的发生率，并有效提高高速公路通过能力；范海龙等[4]建立了运输效率模型，并应用VISSIM仿真软件验证了可变限速可以通过降低车辆在行驶速度离散型来保证交通安全。
因此本文依据计算确定检测器及限速标志设置位置，通过该种动态限速控制方案减少高速公路上车辆的延误时长及排队长度，以此提高施工区交通运转安全性。
1施工区动态限速控制方案高速公路施工区是管理养护部门进行维修、整理、改造的工作场所，但同时也是道路设施中的一个重要部分，在满足养护施工安全的同时，又要保证基本的道路通过需要，保证交通流连续、安全、不中断，因此对于施工区采用合理的交通组织设计和限速方案就显得极为重要。
动态限速控制方案是指依据不同交通流特性———密度、速度、交通量等，以及到施工区距离来设置不同的限速方案，以此延长施工区上游车辆完成变道行为的长度，降低临近施工区车辆排队长度，减少追尾事故的发生。
限速调研报告标题：限速调研报告一、背景介绍限速是道路交通管理中非常重要的一项措施。
其目的是为了控制车辆的速度，减少交通事故的发生，保障道路交通的安全和畅通。
然而，在实际执行过程中，限速标志的设置和限速措施的贯彻情况存在一定的问题。
为了解决这些问题，本次调研旨在对限速实施情况进行全面了解，并提出相关的建议和改进方案。
二、调研内容1. 限速标志的合规性调查我们对某城市的主要道路上的限速标志进行了调查和分析。
结果显示，部分限速标志不符合规定的标准，主要表现为标志不明确、标志损坏和标志设置位置不合理等。
这会给驾驶者带来困扰和误导，同时也增加了交通事故的风险。
2. 驾驶行为对限速措施的影响我们对不同驾驶人群的驾驶行为进行了观察和分析。
结果发现，部分驾驶人对限速措施的遵守程度较低，经常超速行驶。
这种不合理的驾驶行为会增加交通事故的发生率，严重威胁驾驶安全。
3. 限速措施的宣传和教育情况我们对该城市的限速宣传和教育情况进行了调查。
结果显示，限速宣传和教育工作仍然有待提高，大部分驾驶人对限速措施的理解和认识仍然较为有限。
这就需要加强宣传和教育工作，提高驾驶人对限速措施的认识和遵守水平。
三、问题分析1. 限速标志不合规存在部分限速标志不符合规定的问题，主要是标志不明确、损坏和设置位置不合理等。
这会给驾驶人员带来误导和困惑，增加交通事故的风险。
2. 驾驶行为不规范部分驾驶人对限速措施的遵守程度较低，经常超速行驶。
这种不合理的驾驶行为会极大增加交通事故的发生率，给驾驶安全带来严重威胁。
3. 宣传教育不到位限速宣传和教育工作仍然有待提高，驾驶人对限速措施的理解和认识水平仍然较低。
这需要加强宣传和教育工作，提高驾驶人对限速措施的认识和遵守水平。
四、改进建议1. 标志规范化对不符合规定的限速标志进行更换和修复，确保标志的明确性和完整性。
同时，对标志设置的位置进行重新评估和调整，使其更符合实际的道路情况。
2. 强化执法力度加大对超速行为的执法力度，加强对驾驶人的监督和处罚力度，严肃处理那些不遵守限速措施的违法行为。
基于运行速度的高速公路限速制定方法研究的开题报告一、研究背景及意义汽车是当前主要的交通工具之一，随着社会经济的发展和人口的增长，汽车发展迅速，尤其是在城市中的应用越来越普及，也给我们的生活带来了更多的便利和效率。
同时，也加剧了道路交通拥堵，交通事故等问题的发生，特别是在高速公路上。
这些问题都与车辆的行驶速度有着密切的关系。
因此，在高速公路上设置合理的限速标准，对于保障交通安全、缓解交通拥堵等问题都具有重要的意义。
目前，制定限速标准的方法多数基于过往事故的数据，设计标准统一，不够灵活，无法根据路况、天气等因素的变化而进行调整，同时，制定出的限速标准有时过于保守，不够科学合理。
因此，基于运行速度的高速公路限速制定方法要求更高，其能够准确反映车辆的实际行驶状况，更好地保障安全和便利性。
二、研究内容和方法本研究主要针对高速公路限速制定方法进行研究，主要研究内容包括以下几个方面：1. 研究高速公路行驶车辆的速度分布特征，并对其进行统计分析；2. 根据速度分布特征，探索车辆运行速度与交通安全之间的关系，并制定相应的限速标准；3. 研究限速标准的实际适用情况，并优化制定方法。
本研究采用的主要方法包括实地观察、文献研究、数据分析等方法，通过实地观察和数据分析来获取相关的数据材料，然后运用统计学方法进行分析和模型建立，最终确定出高速公路限速标准，并进行优化。
三、预期研究结果和意义本研究预期可以实现以下几个方面的结果：1. 建立基于运行速度的高速公路限速制定方法，解决当前制定限速标准方法存在的问题；2. 通过统计分析和实地观察，获得高速公路车辆速度分布规律数据，为制定限速标准提供依据；3. 优化现有高速公路限速标准，提高限速标准的灵活性和科学性，保障交通安全，缓解交通拥堵等问题。
本研究的意义在于，可以推动高速公路限速标准的制定方法的发展，提高限速标准的精准度，确保车辆在高速公路上的安全行驶，同时还可以缓解交通拥堵问题和提高交通效率，为高速公路的发展和建设提供支持。
西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究报告简本1 简介1.1 背景我国公路建设快速发展，机动车保有量持续快速增加，机动车驾驶员数量保持高增长态势，通过对我国公路近年交通事故的统计分析发现，超速行驶在事故原因中占有很大比例，对人的生命及财产安全够成了极大的威胁，对超速现象的有效治理能够在很大程度上改善我国的道路安全状况。
目前国内外对超速行驶问题的治理主要是通过各种速度管理手段来使车辆速度保持在一定范围之内，在兼顾出行效率的同时，提高其行车安全性。
限制速度（在后文中简称“限速”）作为规范道路上车辆行驶速度、保障行车安全的一种主要管理手段，其合理标准的制定一直是困扰世界各国道路运营者的一个难题，我国尚未对限速与速度控制技术进行较为深入的研究。
本项目拟通过对大量调查资料的统计分析，确定限速-设计速度、限速-运行速度的互动关系模型，建立限速影响模型、综合决策模型，在此基础上提出我国西部地区的限速过渡及可变限速取值的方法体系、不同技术等级公路的速度控制技术与方法、不同速度控制技术的组合设计方法，最终形成我国公路限速与速度控制技术的指南，为我国相关公路管理部门设置限速及进行速度管理与控制提供科学的依据。
1.2 项目目标按照项目合同书的要求，该项目的总体目标为：（1）制定公路限速设置建议标准及方法体系；（2）针对高速公路和具有干线功能的一、二级公路及其限速要求，确定各种速度控制技术的设置条件及方法；（3）建立我国公路速度限制与速度控制技术指南；1（4）通过示范工程的实施使本项目的成果更具有实用性。
本项目的研究将使我国高速公路、具有干线功能的一、二级公路的限速值的确定与速度控制措施的设置更具科学性、经济性、合理性，实施的效果更为有效。
2 项目的完成情况项目组在我国西部地区开展了广泛调查研究和数据采集工作，包括重庆、云南等9个省（自治区、直辖市）共计2000余公里样本公路，调研范围与基础数据容量均超过了项目的合同要求。
