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城市快速路交织区交通运行状态的分析是治理交织区拥堵的理论前提,随着城市快速路建设迅速地发展,在实际运行过程中却存在着一定的问题,导致其通行效率没有达到预期水平。由于长期且大量的实际数据难获取,本文采用实际数据与仿真相结合的方法,探究城市快速路交织区交通运行规律,分析影响交织区通行效率的因素,并应用了基于DQN算法的可变限速引导控制方法能够有效提高城市快速路交织区的通行效率。
首先,本文选取了微观交通仿真软件VISSIM建立了城市快速路交织区模型,利用实际调查数据,同时借助拉丁超立方抽样(LHS)对模型参数校验方案进行设计,对交织区模型进行了有效校验,使得建立的交织区模型与实际交织区运行状况无限接近。以交织区为研究对象,分析了主线不同交通流量输入情况下交织区的通行效率以及影响因素,为有效提高快速路交织区通行效率提供了理论基础。
其次,考虑到交织区单位长度车均行驶时间是城市快速路交织区通行效率以及服务水平的重要体现,借助数理统计软件SPSS分析,建立了交织区通行效率影响因素(主线输入流量、进口匝道相对汇入比、出口匝道汇出比、交织区长度)与交织区单位长度车均行驶时间之间的定量模型,此外,通过对定量模型进行变形,为了保证交织区通行效率,在主线上游流量以及进口匝道相对汇入比合理预测的基础上,将交织区通行能力发生陡降时所对应的交通运行状态作为预期水平下的通行效率,得到基于通行效率预期水平下的交织区长度推荐值,从设计的角度提出了有效提高交织区通行效率的措施。
最后,基于强化学习,对传统的Q学习算法进行改进,应用了基于DQN算法的可变限速引导控制方法,并以可变限速值作为动作集,可变限速区域密度、交织区域密度作为状态空间,路网车辆的平均延误与停车次数之和作为回报函数。通过构建VISSIM-Python仿真平台,以重庆市内环快速路北环立交交织段为仿真背景,最后借助路网性能指标(车辆的总行程时间、车均延误、交织区车均行驶时间、交织区通过的交通量)和车辆运行轨迹进行评价分析,证明了基于DQN算法的可变限速引导控制方法能够有效提高交织区的通行效率。
首先,本文选取了微观交通仿真软件VISSIM建立了城市快速路交织区模型,利用实际调查数据,同时借助拉丁超立方抽样(LHS)对模型参数校验方案进行设计,对交织区模型进行了有效校验,使得建立的交织区模型与实际交织区运行状况无限接近。以交织区为研究对象,分析了主线不同交通流量输入情况下交织区的通行效率以及影响因素,为有效提高快速路交织区通行效率提供了理论基础。
其次,考虑到交织区单位长度车均行驶时间是城市快速路交织区通行效率以及服务水平的重要体现,借助数理统计软件SPSS分析,建立了交织区通行效率影响因素(主线输入流量、进口匝道相对汇入比、出口匝道汇出比、交织区长度)与交织区单位长度车均行驶时间之间的定量模型,此外,通过对定量模型进行变形,为了保证交织区通行效率,在主线上游流量以及进口匝道相对汇入比合理预测的基础上,将交织区通行能力发生陡降时所对应的交通运行状态作为预期水平下的通行效率,得到基于通行效率预期水平下的交织区长度推荐值,从设计的角度提出了有效提高交织区通行效率的措施。
最后,基于强化学习,对传统的Q学习算法进行改进,应用了基于DQN算法的可变限速引导控制方法,并以可变限速值作为动作集,可变限速区域密度、交织区域密度作为状态空间,路网车辆的平均延误与停车次数之和作为回报函数。通过构建VISSIM-Python仿真平台,以重庆市内环快速路北环立交交织段为仿真背景,最后借助路网性能指标(车辆的总行程时间、车均延误、交织区车均行驶时间、交织区通过的交通量)和车辆运行轨迹进行评价分析,证明了基于DQN算法的可变限速引导控制方法能够有效提高交织区的通行效率。