高速公路车速离散特征、机理及控制方法研究

车速离散性是高速公路交通流非稳态的重要特征，也是影响高速公路交通流运行质量和效率的重要因素。尤其对于我国，交通组成复杂以及交通管理控制技术不完善致使我国高速公路的车速离散性比发达国家更大，其造成的危害也更严重。针对国内外在车速离散性机理及控制方法方面的理论研究成果薄弱的现状，本项目以控制高速公路车速离散性为手段，以提高高速公路交通流稳定性及运行质量为目标，探寻高速公路交通流车速离散性的特征及规律，揭示车速离散现象的形成机理及其与交通流动态特性之间的联系，建立考虑车速离散度的交通流基本图模型以及面向车速离散性分析的交通流宏观与微观动力学模型，拓展传统交通流分析理论，提出科学有效的高速公路车速离散度综合控制方法，并对车速离散度控制方法进行计算机仿真模拟评估和实例应用示范。项目成果将为我国高速公路交通流管理和控制提供决策支持和理论依据，并充实和发展交通流理论及高速公路交通控制的有关理论和方法。

车速离散性是高速公路交通流非稳态的重要特征，也是影响高速公路交通流运行质量和效率的重要因素。尤其对于我国，交通组成复杂以及交通管理控制技术不完善致使我国高速公路的车速离散性比发达国家更大，其造成的危害也更严重。针对国内外在车速离散性机理及控制方法方面的理论研究成果薄弱的现状，本项目以控制高速公路车速离散性为手段，以提高高速公路交通流稳定性及运行质量为目标，探寻了高速公路交通流车速离散性的特征及规律，揭示了车速离散现象的形成机理及其与交通流动态特性之间的联系，建立了考虑车速离散度的交通流基本图模型以及面向车速离散性分析的交通流宏观与微观动力学模型，拓展传统交通流分析理论，提出了科学有效的高速公路车速离散度综合控制方法，并对车速离散度控制方法进行了计算机仿真模拟评估。研究取得的主要结果如下：1）车速离散度在交通流基本图上的分布具有一定的规律性，特别在拥挤状态区域，相同平均速度水平下，车速离散度增大导致交通流量和密度降低；2）车速离散度对高速公路的通行能力和通行效率存在影响，车速离散性越大，则通行能力和通行效率越低；3）可以通过引入气质激进度因子，将标准化交通流微观模型改造成为可描述个体差异性的各异性模型，该类模型在研究车速离散性问题方面有很好的表现；4）自由流状态下个体驾驶车速差异是导致车速离散的主要原因，拥挤状态下，扰动是导致车速离散的主要原因；5）可以通过分车道限速的方式有效降低高速公路基本路段的车速离散性；6）可以通过优化匝道加速段长度和实行匝道流量控制来降低匝道对主线车速离散度的影响。项目成果将为我国高速公路交通流管理和控制提供决策支持和理论依据，并充实和发展交通流理论及高速公路交通控制的有关理论和方法。