高速公路可变限速控制策略多目标优化

来源：交通运输系统工程与信息杂志2023年第2期北京时间：

作者：唐进君, 付强, 王骋程, 袁琛, 张璇, 徐长靖

单位：1. 中南大学，交通运输工程学院，长沙 410075；2. 山东省交通规划设计院集团有限公司，济南 250000；3. 香港城市大学，计算机科学系，香港 999077；4. 山东高速基础设施建设有限公司，济南 250000

摘要：可变限速控制是高速公路主动管控技术的重要组成部分，根据道路运行状况动态更新限速值，可有效管控交通流状态。针对交通事件的影响，同时考虑交通运行效率与安全优化目标的可变限速控制策略具有一定的困难。本文从交通事件影响下高速公路交通流运行时空特征出发，改进基本CTM(Cell Transmission Model)模型，通过扩展元胞可变长度，融合亚稳态理论，提高基本CTM模型的适用性。考虑事件影响下瓶颈区通行能力下降和交通管控下速度可变，构建适用于高速公路交通管控的可变CTM模型。在实际管控中，为兼顾通行效率与交通安全，提出一种以总行程时间最短和总碰撞风险最小为目标的可变限速控制策略多目标优化方法，并利用非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解。选取济南绕城高速港沟-兴隆段为实验对象，通过实测数据构建仿真路段，设计突发事件场景下不同限速控制元胞数和控制周期的对比实验。结果表明，本文方法可以有效减少事件影响下32%以上的总行程时间，降低约70%的总碰撞概率，能够有效提高道路通行效率和安全水平。同时，针对限速控制元胞数量和控制周期长短的优劣性进行了实验对比和分析。

关键词：智能交通,可变限速控制,多目标优化,高速公路,可变CTM模型

基金资助：国家自然科学基金面上项目(52172310)；山东省交通运输厅科技计划项目(2021B68)；山东省自然科学基金青年基金(ZR202103040494)