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、中國高速公路網(wǎng)絡逐年完善，交通安全形勢卻十分嚴峻。高速公路交通事故嚴重程度也遠遠高于普通公路，尤其互通立交區(qū)域是高速公路上的事故多發(fā)地?；ネ⒔辉训谰€形指標受限、前后不協(xié)調(diào)等因素，使駕駛員難以適應、引發(fā)車輛失控而導致交通事故。其中，出口環(huán)形匝道的線形指標最低，安全狀況最差。因此，從安全角度研究出口匝道線形的優(yōu)化設計很有必要。本文從線形安全角度出發(fā)，對互通立交出口匝道線形的優(yōu)化設計進行研究;多角度分析出口匝道線形與行車安全的關系，提出出口

2、匝道線形安全綜合評價模型;并基于此模型，應用遺傳算法對出口匝道線形進行仿真優(yōu)化。
　　首先，總結國內(nèi)外有關互通立交匝道安全設計及優(yōu)化的研究成果。在分析各種形式出口匝道的主要特點后，找出最不利的匝道線形即出口環(huán)形匝道，并重點討論出口環(huán)形匝道的運行速度特征;從平面、縱斷面和超高三方面研究匝道線形特征對行車安全的影響，并提出相應的安全設計要點。
　　其次，從運行速度協(xié)調(diào)性、三維線形一致性、視距、駕駛員緊張度四個方面，選取八個指標探

3、討和分析匝道線形對行車安全的影響，提出各評價指標的數(shù)學表達式和評價標準，從而建立出口匝道線形安全評價模型;基于層次分析法計算各級評價指標的權重系數(shù)，確定綜合評價指標——出口匝道線形安全系數(shù)ERSI的計算模型。
　　然后，對應用遺傳算法優(yōu)化出口匝道線形的可行性進行分析。建立出口匝道線形設計模型，確定優(yōu)化設計變量;采用二進制編碼，實現(xiàn)線形設計模型的編碼化。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)學表

4、達。根據(jù)出口匝道線形安全評價模型，確立遺傳算法的適應度函數(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流程，并對算法控制參數(shù)進行討論和分析。
　　最后，進行遺傳算法實例仿真運算。論文采用經(jīng)驗人員設計初始優(yōu)化方案，確定實例邊界條件后，運行遺傳算法程序得到線形參數(shù)組合的最優(yōu)方案。結果顯示，優(yōu)化后的出口匝道線形比初始設計方案安全程度更高。實例仿真運算表明，遺傳算法可以應用于出口匝道線形參數(shù)的安全優(yōu)化，為設計人員設計出更