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高速公路单点入口匝道RLRM控制方法

王兴举 高桂凤 宫城俊彦

王兴举, 高桂凤, 宫城俊彦. 高速公路单点入口匝道RLRM控制方法[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(3): 101-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.015
引用本文: 王兴举, 高桂凤, 宫城俊彦. 高速公路单点入口匝道RLRM控制方法[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(3): 101-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.015
WANG Xing-ju, GAO Gui-feng, MIYAGI T. RLRM control method of single entrance ramp for highway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(3): 101-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.015
Citation: WANG Xing-ju, GAO Gui-feng, MIYAGI T. RLRM control method of single entrance ramp for highway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(3): 101-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.015

高速公路单点入口匝道RLRM控制方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.015
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51008201

河北省自然科学基金项目 E2012210016

河北省高等学校科学研究重点项目 GD2010235

详细信息
    作者简介:

    王兴举(1978-), 男, 辽宁海城人, 石家庄铁道大学副教授, 工学博士, 从事智能交通研究

  • 中图分类号: U491.54

RLRM control method of single entrance ramp for highway

More Information
  • 摘要: 为缓解交通堵塞, 基于人工智能的强化学习理论, 提出了不完全信息下的强化学习单点入口匝道控制方法(RLRM)。基于6个仿真实例, 分别计算了平均速度、平均密度、流出交通量与旅行时间, 比较了无控制、定时控制与RLRM控制的控制效果。仿真结果表明: 在交通量较小的实例1中, 以旅行时间为评价指标, 定时控制与RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为-6.25%、-9.38%, 几乎没有控制效果; 在交通量变大的实例3中, 以旅行时间为评价指标, 定时控制与RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为-8.19%、3.51%, 匝道控制有一定效果, RLRM控制略优于定时控制; 在交通量最大的实例6中, 以平均速度、平均密度、流出交通量与旅行时间为评价指标, 定时控制的交通阻塞缓解率分别为8.20%、0.39%、18.97%与23.99%, RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为18.18%、3.42%、30.65%与44.41%, RLRM控制明显优于定时控制。可见, 交通量越大, RLRM控制效果越明显。

     

  • 图  1  高速公路匝道

    Figure  1.  Freeway ramp

    图  2  匝道控制算法

    Figure  2.  Ramp metering algorithm

    图  3  实例1中平均速度与交通阻塞缓解率

    Figure  3.  Average speeds and congestion relief rates in case 1

    图  4  实例1中平均密度与交通阻塞缓解率

    Figure  4.  Average densities and congestion relief rates in case 1

    表  1  控制参数

    Table  1.   Control parameters

    Tmax/min R/(pcu·h-1) rmax/(pcu·h-1) rn/(pcu·h-1) Nr
    5 200 1 100 100 11
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    表  2  交通流量参数

    Table  2.   Traffic flow parameters pcu·h-1

    实例 1 2 3 4 5 6
    主线流入交通量 1 200 1 500 1 800 1 800 2 500 2 500
    匝道流入交通量 300 300 600 900 600 900
    交通总量 1 500 1 800 2 400 2 700 3 100 3 400
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    表  3  实例2控制评价指标

    Table  3.   Control evaluation indexes in case 2

    控制类型 主线平均速度/(km·h-1) 主线平均密度/(pcu·km-1) 流出交通量/(pcu·h-1) 旅行时间/s
    无控制 108.85 28.32 2 056 95
    定时控制 101.61 33.97 1 763 119
    RLRM控制 101.79 34.57 2 068 100
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    表  4  实例4控制评价指标

    Table  4.   Control evaluation indexes in case 4

    控制类型 主线平均速度/(km·h-1) 主线平均密度/(pcu·km-1) 流出交通量/(pcu·h-1) 旅行时间/s
    无控制 63.57 77.78 2 445 503
    定时控制 63.73 94.38 2 639 466
    RLRM控制 72.18 71.41 2 701 311
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    表  5  实例5控制评价指标

    Table  5.   Control evaluation indexes in case 5

    控制类型 主线平均速度/(km·h-1) 主线平均密度/(pcu·km-1) 流出交通量/(pcu·h-1) 旅行时间/s
    无控制 53.42 109.33 2 054 558
    定时控制 54.86 101.02 2 311 407
    RLRM控制 64.37 98.79 3 176 333
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  • [1] 朱建国, 王朝辉. 高速公路建设精细化管理效果评价体系[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2012, 32(2): 52-57. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL201202012.htm

    ZHU Jian-guo, WANG Chao-hui. Effect evaluation system of freeway construction meticulous management[J]. Journal of Chang'an University: Natural Science Edition, 2012, 32(2): 52-57. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL201202012.htm
    [2] 干宏程, 陈建阳, 汪晴. 高速公路网路径诱导与匝道控制集成[J]. 系统工程, 2009, 27(6): 78-82. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCXT200906012.htm

    GAN Hong-cheng, CHEN Jian-yang, WANG Qing. Integrated routing and ramp metering control for freeway networks[J]. Systems Engineering, 2009, 27(6): 78-82. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCXT200906012.htm
    [3] 徐建闽, 李林, 林培群, 等. 高速公路交通管制策略仿真评价[J]. 公路, 2011(2): 83-87. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GLGL201102018.htm

    XU Jian-min, LI Lin, LIN Pei-qun, et al. Simulation-based evaluation for expressway traffic control strategies[J]. Highway, 2011(2): 83-87. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GLGL201102018.htm
    [4] 曹志威, 韩印. 基于模糊理论的高速公路入口匝道控制研究[J]. 交通与运输, 2011(7): 54-58. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTYH201101016.htm

    CAO Zhi-wei, HAN Yin. Study on freeway on-ramp control based on fuzzy theory[J]. Traffic and Transportation, 2011(7): 54-58. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTYH201101016.htm
    [5] GOMES G, HOROWITZ R. Optimal freeway ramp metering using the asymmetric cell transmission model[J]. Transpor-tation Research Part C: Emerging Technologies, 2006, 14(4): 244-262. doi: 10.1016/j.trc.2006.08.001
    [6] 庞明宝, 贺国光, 马宁. 基于遗传算法高速公路混沌系统模糊延迟反馈匝道控制[J]. 土木工程学报, 2009, 42(3): 125-131. doi: 10.3321/j.issn:1000-131X.2009.03.021

    PANG Ming-bao, HE Guo-guang, MA Ning. On-ramp chaos control of freeway system with fuzzy delay feedback based on genetic algorithm[J]. China Civil Engineering Journal, 2009, 42(3): 125-131. (in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:1000-131X.2009.03.021
    [7] 张海军, 杨晓光, 张珏. 高速道路入口匝道控制方法综述[J]. 同济大学学报: 自然科学版, 2005, 33(8): 1051-1055, 1082. doi: 10.3321/j.issn:0253-374X.2005.08.012

    ZHANG Hai-jun, YANG Xiao-guang, ZHANG Jue. Review of freeway on-ramp metering methodologies[J]. Journal of Tongji University: Natural Science, 2005, 33(8): 1051-1055, 1082. (in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:0253-374X.2005.08.012
    [8] 姜紫峰, 荆便顺, 韩锡令. 高速公路入口匝道控制的仿真研究[J]. 中国公路学报, 1997, 10(2): 83-89. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL199702014.htm

    JIANG Zi-feng, JING Bian-shun, HAN Xi-ling. Simulation study of on-ramp control in freeway[J]. China Journal of Highway and Transport, 1997, 10(2): 83-89. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL199702014.htm
    [9] PAPAGEORGIOU M, HADJ-SALEM H, MIDDELHAM F. ALINEA local ramp metering: summary of field results[J]. Transportation Research Record, 1997(1603): 90-98. doi: 10.3141/1603-12
    [10] 郑飞, 杜豫川, 孙立军. 基于ALINEA算法快速路入口匝道单点动态控制[J]. 同济大学学报: 自然科学版, 2009, 37(6): 766-771. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TJDZ200906011.htm

    ZHENG Fei, DU Yu-chuan, SUN Li-jun. ALINEA-based on-ramp traffic-responsive local-metering strategy for express-way in Shanghai[J]. Journal of Tongji University: Natural Science, 2009, 37(6): 766-771. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TJDZ200906011.htm
    [11] 贺敬凯, 徐建闽. 基于BP神经网络的入口匝道控制器的设计[J]. 华南理工大学学报: 自然科学版, 2002, 30(7): 24-27. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG200207006.htm

    HE Jing-kai, XU Jian-min. Design of on-ramp controller based on BP neural networks[J]. Journal of South China University of Technology: Natural Science Edition, 2002, 30(7): 24-27. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG200207006.htm
    [12] 刘平, 任建亭. 基于PID神经网络的快速路入口匝道控制[J]. 科学技术与工程, 2011, 11(32): 7961-7966. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2011.32.027

    LIU Ping, REN Jian-ting. Freeway ramp metering based on PID neural network[J]. Science Technology and Engineering, 2011, 11(32): 7961-7966. (in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2011.32.027
    [13] 陈德望, 王飞跃, 陈龙. 基于模糊神经网络的城市高速公路入口匝道控制算法[J]. 交通运输工程学报, 2003, 3(2): 100-105. http://transport.chd.edu.cn/article/id/200302017

    CHEN De-wang, WANG Fei-yue, CHEN Long. Freeway ramp control algorithm based on neurofuzzy networks[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2003, 3(2): 100-105. (in Chinese). http://transport.chd.edu.cn/article/id/200302017
    [14] 赵明, 侯忠生, 晏静文. 受限迭代学习入口匝道控制收敛性分析[J]. 交通运输系统工程与信息, 2011, 11(2): 166-173. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXT201102025.htm

    ZHAO Ming, HOU Zhong-sheng, YAN Jing-wen. Convergence analysis of ILC based ramp metering under constraints[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Informa-tion Technology, 2011, 11(2): 166-173. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXT201102025.htm
    [15] 侯忠生, 晏静文. 带有迭代学习前馈的快速路无模型自适应入口匝道控制[J]. 自动化学报, 2009, 35(5): 588-595. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MOTO200905022.htm

    HOU Zhong-sheng, YAN Jing-wen. Model free adaptive control based freeway ramp metering with feedforward itera-tive learning controller[J]. ACTA Automatica Sinica, 2009, 35(5): 588-595. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MOTO200905022.htm
    [16] 王兴举, 宫城俊彦. 强化学习型匝道控制模型的研究[J]. 石家庄铁道大学学报: 自然科学版, 2010, 23(2): 104-108. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SJZT201002019.htm

    WANG Xing-ju, MIYAGI T. Reinforcement learning ramp metering[J]. Journal of Shijiazhuang Tiedao University: Natural Science Edition, 2010, 23(2): 104-108. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SJZT201002019.htm
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  • 收稿日期:  2011-12-27
  • 刊出日期:  2012-06-25

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