高速公路互通立交出口匝道線形優(yōu)化研究與仿真分析.pdf

1、中國(guó)高速公路網(wǎng)絡(luò)逐年完善，交通安全形勢(shì)卻十分嚴(yán)峻。高速公路交通事故嚴(yán)重程度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通公路，尤其互通立交區(qū)域是高速公路上的事故多發(fā)地。互通立交匝道線形指標(biāo)受限、前后不協(xié)調(diào)等因素，使駕駛員難以適應(yīng)、引發(fā)車(chē)輛失控而導(dǎo)致交通事故。其中，出口環(huán)形匝道的線形指標(biāo)最低，安全狀況最差。因此，從安全角度研究出口匝道線形的優(yōu)化設(shè)計(jì)很有必要。本文從線形安全角度出發(fā)，對(duì)互通立交出口匝道線形的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究;多角度分析出口匝道線形與行車(chē)安全的關(guān)系，提出出口

2、匝道線形安全綜合評(píng)價(jià)模型;并基于此模型，應(yīng)用遺傳算法對(duì)出口匝道線形進(jìn)行仿真優(yōu)化。
　　首先，總結(jié)國(guó)內(nèi)外有關(guān)互通立交匝道安全設(shè)計(jì)及優(yōu)化的研究成果。在分析各種形式出口匝道的主要特點(diǎn)后，找出最不利的匝道線形即出口環(huán)形匝道，并重點(diǎn)討論出口環(huán)形匝道的運(yùn)行速度特征;從平面、縱斷面和超高三方面研究匝道線形特征對(duì)行車(chē)安全的影響，并提出相應(yīng)的安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
　　其次，從運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性、三維線形一致性、視距、駕駛員緊張度四個(gè)方面，選取八個(gè)指標(biāo)探

3、討和分析匝道線形對(duì)行車(chē)安全的影響，提出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)學(xué)表達(dá)式和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而建立出口匝道線形安全評(píng)價(jià)模型;基于層次分析法計(jì)算各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，確定綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)——出口匝道線形安全系數(shù)ERSI的計(jì)算模型。
　　然后，對(duì)應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化出口匝道線形的可行性進(jìn)行分析。建立出口匝道線形設(shè)計(jì)模型，確定優(yōu)化設(shè)計(jì)變量;采用二進(jìn)制編碼，實(shí)現(xiàn)線形設(shè)計(jì)模型的編碼化。分析出口匝道優(yōu)化的約束條件，即約束變量的范圍限制和匝道的位置約束，并明確其數(shù)學(xué)表

4、達(dá)。根據(jù)出口匝道線形安全評(píng)價(jià)模型，確立遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)。最后，參照傳統(tǒng)遺傳算法，提出本文遺傳優(yōu)化算法的操作步驟及相應(yīng)流程，并對(duì)算法控制參數(shù)進(jìn)行討論和分析。
　　最后，進(jìn)行遺傳算法實(shí)例仿真運(yùn)算。論文采用經(jīng)驗(yàn)人員設(shè)計(jì)初始優(yōu)化方案，確定實(shí)例邊界條件后，運(yùn)行遺傳算法程序得到線形參數(shù)組合的最優(yōu)方案。結(jié)果顯示，優(yōu)化后的出口匝道線形比初始設(shè)計(jì)方案安全程度更高。實(shí)例仿真運(yùn)算表明，遺傳算法可以應(yīng)用于出口匝道線形參數(shù)的安全優(yōu)化，為設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出更