Συντάχθηκε 05-10-2018 15:03
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ
Ονοματεπώνυμο: Στυλιανοπούλου Ευγενία
Αριθμός Μητρώου: 2013010041
Τίτλος στα Ελληνικά: Τοπικός έλεγχος ράμπας: Γραμμικός Τετραγωνικός Ολοκληρωτικός Εκλεκτής στην περίπτωση ύπαρξης σημείου συμφόρησης αρκετά κατάντη του σημείου ελέγχου
Τίτλος στα Αγγλικά : Local Ramp Metering: Linear Quadratic Integral Regulator for Distant Downstream Bottlenecks
Εξεταστική Επιτροπή:
Επιβλέπων: Παπαγεωργίου Μάρκος
Πρώτο Μέλος: Παπαμιχαήλ Ιωάννης
Δεύτερο Μέλος: Δελής Ανάργυρος
Περίληψη
Περίληψη της εργασίας στα Ελληνικά: Ο έλεγχος ράμπας είναι ένα από τα πιο αποτελεσματικά μέτρα ελέγχου για αυτοκινητόδρομους. Πραγματοποιείται από σήματα κυκλοφορίας εγκατεστημένα σε ράμπες αυτοκινητοδρόμων για τον έλεγχο του ρυθμού με τον οποίο τα οχήματα εισέρχονται στην κύρια γραμμή του αυτοκινητόδρομου. Ο έλεγχος ράμπας, όταν οδηγείται από μια κατάλληλη στρατηγική ελέγχου, μειώνει τη συνολική συμφόρηση στους αυτοκινητοδρόμους και βελτιώνει τις συνθήκες κυκλοφορίας όσον αφορά την ασφάλεια, το χρόνο ταξιδιού και την αξιοπιστία. Οι στρατηγικές ελέγχου ράμπας μπορεί να είναι τοπικές ή συντονισμένες. Οι τοπικές στρατηγικές ελέγχου ράμπας εφαρμόζονται για μία ενιαία ράμπα, λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες κυκλοφορίας σε κοντινή απόσταση από αυτή για τον υπολογισμό των ροών που εξέρχονται από την ράμπα, ενώ οι συντονισμένες στρατηγικές ελέγχου ράμπας καθορίζουν τις ροές που εξέρχονται από περισσότερες ράμπες με βάση τις συνθήκες κυκλοφορίας ενός αντίστοιχα εκτεταμένου τμήματος του δικτύου. Έχουν αναπτυχθεί πολλοί διαφορετικοί αλγόριθμοι (στρατηγικές ελέγχου) για τον έλεγχο της ράμπας τοπικά, όπως ο ‘ALINEA’, που αποτελείται από ένα κανόνα ελέγχου τύπου Ι με ανατροφοδότηση, ο οποίος είναι ο πιο δημοφιλής και αποδοτικός μέχρι τώρα και η εκτεταμένη έκδοση του, ο ‘PI-ALINEA’. Ο ‘ALINEA’ στοχεύει στη μεγιστοποίηση της εξερχόμενης ροής του αυτοκινητοδρόμου στην περιοχή συγχώνευσης με την ράμπα και χρησιμοποιεί μετρήσεις πληρότητας που συλλέγονται από τμήμα που βρίσκεται σε απόσταση μερικές εκατοντάδες μέτρα μετά την ράμπα. Ο ‘PI-ALINEA’ μπορεί να χειριστεί και αρκετά πιο απομακρυσμένες περιοχές, πράγμα που είναι απαραίτητο σε περιπτώσεις όπου υπάρχει ένα σημείο συμφόρησης με μικρότερη ικανότητα από την περιοχή συγχώνευσης αρκετά κατάντη του σημείου που ελέγχω (της ράμπας), π.χ. λόγω της μείωσης των λωρίδων του αυτοκινητοδρόμου, της ύπαρξης σήραγγας, της ύπαρξης ανηφόρας ή περιοχής περιορισμού ταχύτητας ή της ύπαρξης ράμπας αρκετά κατάντη στην οποία δεν εφαρμόζεται έλεγχος. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση μετρήσεων από εκείνες τις αρκετά κατάντη περιοχές συμφόρησης. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι να προτείνει μια νέα στρατηγική ελέγχου, συγκεκριμένα ένα Γραμμικό Τετραγωνικό Εκλεκτή, με ολοκληρωτική δράση (LQI), για τον τοπικό έλεγχο ράμπας όταν υπάρχουν σημεία συμφόρησης αρκετά χιλιόμετρα (μέχρι 5 χιλιόμετρα) κατάντη της ράμπας. Ο ‘LQI’ χρησιμοποιεί μετρήσεις από όλη την περιοχή που εκτείνεται από την ελεγχόμενη ράμπα έως το σημείο συμφόρησης, γεγονός το οποίο είναι πιθανό να βελτιώσει την σταθερότητα και την ευρωστία του βρόχου ελέγχου. Σε αυτή τη μελέτη διερευνώνται διάφορα σενάρια για τις περιοχές συμφόρησης που βρίσκονται κατάντη της ράμπας, χρησιμοποιώντας το δευτέρας τάξης, μακροσκοπικό μοντέλο, METANET. Τα αποτελέσματα προσομοίωσης δείχνουν ότι η προτεινόμενη μεθοδολογία (LQI) είναι λιγότερο ευαίσθητη σε σύγκριση με τις μέχρι τώρα προτεινόμενες στρατηγικές ελέγχου (ALINEA, PI-ALINEA), όταν η συμφόρηση παρουσιάζεται αρκετά χιλιόμετρα κατάντη της ράμπας (σημείο ελέγχου). Ο κανόνας ελέγχου ‘LQI’ χειρίζεται αποτελεσματικά τον τοπικό έλεγχο ράμπας στην περίπτωση πολύ απομακρυσμένων σημείων συμφόρησης από την ράμπα.
Περίληψη της εργασίας στα Αγγλικά : Ramp Metering (RM) is one of the most effective control measures for freeways. Ramp meters are traffic signals installed on freeway on-ramps to control the rate at which vehicles enter the freeway mainstream. RM, when driven by an opportune control strategy, reduces overall freeway congestion and improves traffic conditions in terms of safety, travel time and reliability. RM can be either local or coordinated. Local ramp metering strategies are implemented for a single ramp by taking into account traffic conditions within a vicinity of this ramp to compute the metering rates; while coordinated ramp metering strategies determine the metering rates of multiple ramps based on the traffic conditions of a correspondingly extended section of the network. Different traffic-responsive ramp metering control algorithms have been developed to control the ramp locally, such as ALINEA, an I-type feedback regulator, which is the most popular and efficient, and its extended version PI-ALINEA. ALINEA aims to maximize freeway throughput in the ramp merging area and utilizes occupancy measurements collected from a mainstream section located at most a few hundred meters downstream of the metered on-ramp; while PI-ALINEA may handle also more distant downstream bottlenecks, which is necessary in cases where a bottleneck with smaller capacity than the merging area exists further downstream, e.g. because of lane drop, tunnel, upgrade, speed limit area or uncontrolled downstream onramp. This is enabled by using measurements from those further downstream bottlenecks. This work aims to propose a new control strategy, specifically a Linear Quadratic Regulator augmented with integral action (LQI), for the local ramp metering control problem when bottlenecks are located many kilometres (up to 5 km) downstream of the metered ramp. LQI makes use of measurements all along the area extending from the controllable on-ramp to the bottleneck location, which is likely to improve the stability and robustness properties of the control loop. This study investigates various downstream bottleneck scenarios, by use of the second-order macroscopic traffic flow model METANET. Simulation results demonstrate that the proposed methodology (LQI) is less sensitive compared to previously proposed control strategies (ALINEA, PI-ALINEA), when the bottleneck is located several kilometres downstream of the metered on-ramp. The LQI regulator handles efficiently the local RM task in the case of very distant downstream bottlenecks.
Ημερομηνία Εξέτασης Ημέρα/Μήνας/Έτος: 9/Οκτώβρη/2018
Ώρα: 12:00
Χώρος Εξέτασης Αίθουσα: Δ5.104
Κτίριο: Δ5
Τόπος: Δ5 - Κτίριο ΜΠΔ, Δ5.104
Έναρξη: 09/10/2018 12:00
Λήξη: 09/10/2018 13:00
