基于宏观基本图的城市交通子区边界反馈控制策略研究

发布时间：2020-05-07 09:09

【摘要】：随着当前经济的快速发展,畅通无阻的交通已成为经济发展的重要保障。然而,随着汽车保有量的逐年上升,现有的公路运输基础设施远远不能满足不断增长的交通需求,伴随的交通拥堵,频繁的交通事故和环境污染问题也困扰着城市居民和城市管理者。这不仅影响着人们的日常出行,甚至严重影响了经济的发展。近些年来,交通拥堵问题日益严峻,只通过改善交通基础设施已无法解决此问题,还需要更加合理有效地交通控制策略加以辅助,才能恢复交通的正常秩序运行。本文首先根据路网中相邻交叉口之间的关联度,将满足关联度阈值的道路网络中的相邻交叉口划分为相同的交通控制子区,并对关联度阈值的选取进行了研究,然后通过仿真路网进行了验证。然后在宏观基本图理论的基础上,得到交通控制子区的宏观基本图特性,确定交通子区内行程完成车辆数最大时对应的最佳累计车辆数。当交通子区内部的车辆数超过最佳累计车辆数时,利用边界控制策略,通过调整边界交叉口处车辆的进出子区的比例,来使子区内部的车辆数维持在最佳累计车辆数附近,从而保证子区内部的交通保持在最佳状态。同时本文提出了一种针对边界交叉口信号灯的非对称式信号控制方法,给出了边界交叉口的信号相位和配时的设置方法,为了考虑行人与对向车道的正常同行,增加了最大最小绿灯限制,同时,为了防止边界外的车辆排队蔓延至上游交叉路口,还增加了排队长度限制,当车辆排队长度过大时,增加相应方向的放行时间,保证拥堵不会进一步扩散。论文中综合以上研究,开发设计了一套城市交通边界反馈控制仿真实验系统,主要用于边界控制策略的直观展示以及实验数据处理,系统中同时提供了其他几种控制策略可以相互比对控制效果,为城市管理者提供更加合理的决策。
【图文】：

子区,交通控制

的不同交通特性（网络拓扑结构，交通流量，区域功能等）的大型道路网络，分逡逑成几个不同的控制区域，并根据自身交通区域的特点对不同区域采取不同的控制逡逑策略，如图２－１所示。这些相对独立的控制区域称为交通控制子区。逡逑ｆ邋ｋ邋＾Ａｋ）＼ｒａｖＰｉｋ））逡逑图２－１划分交通控制子区逡逑２．１．１子区划分的方式逡逑交通控制子区的概念最初是由Ｗａｌｉｎｃｈｕｓ提出的，然后对交通子区的划分方逡逑法进行了大量的研究，主要分为两种方式：静态子区划分和动态子区划分。静态逡逑子区划分根据划分规则对控制区域中的所有交叉口进行分类，并且划分方案在划逡逑分完成后保持不变。静态子区划分是基于历史流量数据的离线划分。动态子区划逡逑分是对控制区域内所有路口的实时交通数据进行分析，从而对区域内的路口集合逡逑９逡逑

关联度,交叉口,统计表,分布图

Ｋ邋＝邋＾逦（２－９）逡逑图２－２表示两个相邻交叉口之间的双向路段。对于两个相邻交叉口的双向道逡逑路，如果其中一个方向需要进行协调控制，则另一个方向也需要进行协调控制。逡逑也就是说，在双向路段中，如果相邻交叉口的关联度在任何方向上超过阈值，则逡逑意味着两个相邻交叉口相关联并且可以划分为相同的控制子区。逦■逡逑Ｊ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｌ逡逑＾逦１Ｎ邋—邋Ｍ逦逡逑Ｍ邋逦逦逦逦邋Ｎ逡逑ｎ逦Ｉ逦Ｉ逦厂逡逑图２－２相邻交叉口的双向路段逡逑如图２－２所示，交叉口邋Ｍ到交叉口邋Ｎ的关联度为／Ｍ＾ｖ，交叉口邋Ｎ到交叉口逡逑．二逡逑Ｍ的关联度为／Ｎ＿Ｍ，则交叉口邋Ｍ与Ｎ的路段关联度／Ｍｆｔｆ或／ＮＭ为：逡逑＾ＭＮ邋＝邋＾ＮＭ邋＝邋ｍａｘ0Ｍ－＞Ｎ＇＾Ｎ－＞Ｍ）逦（２－１0）逡逑２．２．２关财＿值选取逡逑确定好相邻交叉口的关联度模型后，需要确定关联度阈值。本文中的关联度逡逑阈值选取过程如下：逡逑通过测量济南部分路段实际长度后发现，路段长度范围大致为５００ｍ到８００ｍ，逡逑满足《统一交通控制设施手册》提到的关于路段长度的限制条件。以十字交叉路逡逑口为例，从上游交叉口出来的交通流分支数量是３邋（左转，右转和直行），，道路长逡逑度Ｌ范围为［５００ｍ
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491.54

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