Optimal location of variable speed limit application areas in freeways
Visualitza/Obre
TFM Irene Martínez.pdf (5,267Mb) (Accés restringit)
Sol·licita una còpia a l'autor
Què és aquest botó?
Aquest botó permet demanar una còpia d'un document restringit a l'autor. Es mostra quan:
- Disposem del correu electrònic de l'autor
- El document té una mida inferior a 20 Mb
- Es tracta d'un document d'accés restringit per decisió de l'autor o d'un document d'accés restringit per política de l'editorial
Correu electrònic de l'autorIRENEMJGMAIL.COM
Realitzat a/ambUniversity of California, Irvine
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2017-09-13
Condicions d'accésAccés restringit per decisió de l'autor
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
Variable speed limits (VSL) are an effective method for preventing, eliminating, or delaying
the occurrence of capacity drop at active bottlenecks. Many studies are focused on feedback
algorithms to adapt the VSL to different traffic conditions. The location of VSL application area
is another important design problem that has been largely overlooked in the literature, with only
few practical guidelines. It has been suggested that vehicles should achieve the free-flow speed
before entering an active bottleneck. On the other hand, the VSL application area cannot be too
far away from the bottleneck to avoid queue spillback to upstream off-ramps. This study brings
some light into the optimal location of VSL control both theoretically and numerically.
First, I define an open-loop control strategy and develop a simulation tool in a hypothetical
lane-drop freeway stretch based on a car-following model with bounded acceleration (BA) that
captures the capacity drop phenomenon. The results prove that the traffic breakdown is only
prevented when the VSL is applied at certain distances from the lane-drop. Second, it is shown
that capacity drop is prevented when the stationary acceleration process is only defined by
the BA-model. Moreover, it is proven that to prevent traffic breakdown it is not necessary
that vehicles accelerate to free-flow speed before entering the lane-drop. Finally, an analytical
formulation is developed to determine the optimal location of the VSL application area. A
systematic sensitivity analysis allows to draw some conclusions on the effect of different traffic
and geometric factors on this optimal location of the control application area. Los límites variables de velocidad (VSL) son una estrategia de control del tráfico que pretende evitar, eliminar o retrasar los efectos del conocido capacity drop o pérdida de capacidad en los cuellos de botella de las autovías. En la literatura podemos encontrar numerosos estudios sobre algoritmos para adaptar el límite de velocidad a las condiciones del tráfico. Sin embargo, la localización de las zonas de aplicación de estos VSL es otro parámetro de diseño importante, que hasta ahora ha pasado prácticamente desapercibido. En la literatura actual, sólo se mencionan algunas recomendaciones prácticas, por ejemplo, se ha sugerido que los vehículos deben llegar la velocidad libre antes de llegar al cuello de botella. Por otra parte, sabemos que el área de aplicación del control no debería estar muy alejado del cuello de botella para evitar congestionar otros accesos situados aguas arriba. Este trabajo final de máster desarrolla un razonamiento teórico y numérico para determinar la localización ´optima del área de aplicación del control. En primer lugar, se define una estrategia de control abierta (open-loop) y se desarrolla una herramienta de simulación en una autovía hipotética con reducción de carril basada en un modelo car-following (de microsimulación). El modelo considera una aceleración limitada (BA) y reproduce el fenómeno de capacity drop. Con los resultados de la simulación se demuestra que se puede evitar la pérdida de capacidad cuando el proceso de aceleración es estacionario y está definido por el modelo de BA. Además, se demuestra que no es necesario que los vehículos aceleren hasta la velocidad libre antes de entrar en el cuello de botella. Finalmente, se desarrolla una formulación teórica para determinar la localización óptima de las áreas de aplicación del control y se realiza un análisis de sensibilidad, para establecer que efecto tienen los diferentes parámetros (geométricos y del modelo). L’ús de límits variables de velocitat (VSL) és una estratègia de control del trànsit que pretén evitar, eliminar o endarrerir els efectes del conegut “capacity drop” o pèrdua de capacitat als colls d’ampolla de les autovies. A la literatura podem trobar nombrosos estudis que se centren en algoritmes per adaptar el límit de velocitat a les condicions del trànsit. No obstant això, la localització de les zones d’aplicació d’aquests VSL és un altre paràmetre de disseny important que, malauradament, mai s’ha estudiat en profunditat en la literatura. Només s’han proposat un parell de recomanacions pràctiques en base a uns resultats empírics. Per una banda, s’ha suggerit que els vehicles han d’arribar a la velocitat lliure abans d’arribar al coll d’ampolla. D’altra banda, sabem que l’àrea d’aplicació del control no pot estar molt lluny del coll d’ampolla per evitar congestionar altres sortides (aigües a dalt) de l’autovia. Aquest treball de final de màster desenvolupa una raonament teòric i numèric per determinar la localització òptima de l’àrea d’aplicació del control. En primer lloc, es defineix una estratègia de control oberta (open-loop) i es desenvolupa una eina de simulació en una autovia hipotètica amb reducció de carril basada en un model “carfollowing” (de microsimulació) que considera acceleració limitada (BA) i que captura el fenomen de “capacity drop”. Amb els resultats obtinguts es demostra que es pot evitar la pèrdua de capacitat quan el procés d’acceleració és estacionari i està definit (controlat) pel model de BA. A més a més, es demostra que no és necessari que els vehicles accelerin fins a la velocitat lliure abans d’entrar al coll d’ampolla. Finalment, es desenvolupa una formulació teòrica per determinar la localització `optima de les àrees d’aplicació del control. També es realitza un anàlisis de sensibilitat per concloure quin efecte tenen els diferents paràmetres geomètrics i d’estat del trànsit en la localització òptima de l’àrea d’aplicació del control.
Descripció
"Honorable Mention" del 15th ABERTIS Prize in Management of Transportation Infrastructures 2n lloc de la TRA VISIONS 2018, premi que atorga la Transport Research Arena, de la Comissió Europea.
GuardóDocument premiat
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFM Irene Martínez.pdf | 5,267Mb | Accés restringit |