冰雪天气下高速公路可变限速控制研究

来源：计算机测量与控制杂志2023年第4期北京时间：

作者：孙浩然,刘明浩,姜志伟,杨盼盼

单位：长安大学 电子与控制工程学院

摘要：为保障冰雪天气条件下高速公路的行车安全与通行效率,在建立安全限速模型与交通流预测模型的基础上,提出一种基于粒子群优化算法的可变限速控制策略。首先,通过分析冰雪天气下车辆制动性能和交通流演化规律,提出适用于冰雪天气条件的高速公路安全限速模型以及交通流预测模型；其次,设计了兼顾通行效率与行车安全的优化目标函数,并考虑实际行车需求给出相关约束条件；最后,基于交通流预测模型并结合粒子群优化算法对可变限速值进行求解,并通过搭建的元胞自动机交通流模型将所提出的可变限速策略的控制效果与固定限速方案和分段安全限速方案进行对比仿真实验。仿真结果表明,相比于固定限速方案,可变限速控制减少了总行程时间、总行程延误时间和车辆冲突时间；相比于分段安全限速方案,可变限速控制有效减小了管控路段内的车辆行驶速度标准差,总行程延误时间和车辆冲突暴露时间也有所降低,验证了所提出可变限速控制策略的有效性。

关键词：智能交通;可变限速控制;粒子群优化;冰雪天气;交通流预测模型

基金资助：国家重点研发计划(2021YFA1000303); 陕西省重点研发计划(2022GY-255); 中央高校基本科研业务费资助项目(300102320203)。