考虑排放特性的交通信号配时多目标优化研究

发布时间：2017-04-12 18:10

  本文关键词：考虑排放特性的交通信号配时多目标优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着我国国民经济的持续发展,机动车拥有量和道路交通流量急剧增加,进而带来的交通拥堵问题和环境污染问题日益加剧。交通拥堵往往发生在城市信号交叉口处,由此造成车辆延误增加、行驶速度降低、燃料消耗增加,进而加大了城市环境的污染程度。因此改善交叉口的交通运行状况对提高车辆运行效率和环境效益具有重要意义。而在改善城市交叉口运行状况的方法中,对交叉口的信号配时优化能够快捷的达到降低尾气排放和提高运行效率的效果。因此本论文对基于排放特性的交通信号控制多目标优化方法进行研究,具体研究内容包括以下几个方面:首先,本文详细介绍了基于VSP变量的机动车尾气排放模型和VISSIM仿真软件,搭建了微观交通尾气模拟平台。利用微观交通尾气模拟平台分析机动车在驶近交叉口时的行驶模式以及各行驶模式下的排放特性,为信号配时优化研究提供理论依据。其次,本文从机动车运行效率和环境效益出发,分别对多目标模型优化方法和多目标仿真优化方法进行了研究。建立以机动车延误、排队长度和尾气排放量为优化目标的多目标优化模型,采用遗传算法对模型求解。基于多目标仿真优化的研究,搭建基于VISSIM仿真软件、基于VSP变量的排放模型和遗传算法多目标仿真优化系统,对交叉口的信号配时方案进行优化研究。实例结果表明,两种优化方法均具有较好的控制效果。再次,本文建立了以干线延误、排队长度和污染物排放量为优化目标,以配时参数为优化变量的多目标优化干线协调控制模型,然后采用遗传算法对模型求解。最后通过具体的实例验证城市干线协调多目标优化方法的有效性。结果表明,基于多目标优化的干线协调控制模型能够降低干线延误和排队长度,尾气排放量有所增加,但增加幅度不大。最后,本文在理论分析右转信号的设置对右转车辆的排放和车均延误的影响的基础上,通过对三组不同行人流量下的不同右转机动车流量进行仿真研究,分析三组行人流量下的右转信号相位设置前后车均延误和排放的变化情况,进而分析右转专用信号相位设置的有效性。结果表明,当右转车流量低于615?20/(1pcu h-?)时,适合设置右转信号相位,随着右转车流量的增大,需要考虑其他因素判断是否需要设置右转信号相位。
【关键词】：交通信号控制 车辆行驶模式 信号优化 遗传算法 VISSIM
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.54
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究综述12-18
• 1.2.1 交通信号控制系统研究综述12-13
• 1.2.2 尾气排放测算方法研究综述13-16
• 1.2.3 交通信号控制优化研究综述16-18
• 1.3 研究内容与技术路线18-21
• 1.3.1 研究内容18-19
• 1.3.2 研究技术路线19-21
• 第2章 交叉口排放模型及排放特性分析21-31
• 2.1 基于VSP变量的机动车尾气排放模型21-25
• 2.1.1 VSP变量的定义与计算公式21-23
• 2.1.2 基于VSP变量的机动车排放模型23-25
• 2.2 VISSIM仿真系统的介绍25-28
• 2.2.1 VISSIM仿真原理25
• 2.2.2 VISSIM仿真流程25-26
• 2.2.3 VISSIM评价指标输出26-28
• 2.3 微观交通尾气模拟平台的搭建28
• 2.4 信号交叉口不同行驶模式下的排放特性分析28-30
• 2.4.1 车辆行驶工况分析28-29
• 2.4.2 不同行驶模式下的排放特性分析29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 考虑排放特性的单点交叉口多目标优化研究31-57
• 3.1 交叉口控制目标选取31-38
• 3.1.1 交通信号控制评价指标概述31-33
• 3.1.2 车辆延误模型33-36
• 3.1.3 排队长度模型36-37
• 3.1.4 车辆排放模型37-38
• 3.2 城市单点交叉口多目标模型优化研究38-44
• 3.2.1 多目标函数及约束条件的建立38-40
• 3.2.2 多目标信号配时优化模型的构建40
• 3.2.3 基于遗传算法求解多目标优化模型40-44
• 3.3 城市单点交叉口多目标仿真优化研究44-46
• 3.3.1 多目标仿真优化系统的组成框架45
• 3.3.2 多目标仿真优化系统原理45-46
• 3.4 实例分析46-54
• 3.4.1 研究对象与数据采集46-50
• 3.4.2 基本参数计算50-51
• 3.4.3 基于多目标模型优化分析51-53
• 3.4.4 基于多目标仿真优化分析53-54
• 3.5 本章小结54-57
• 第4章 考虑排放特性的城市干线协调多目标优化研究57-67
• 4.1 城市干线信号协调基本理论57-61
• 4.1.1 干线协调基本描述57
• 4.1.2 干线协调主要参数57-58
• 4.1.3 干线协调控制选用条件58-59
• 4.1.4 干线协调控制方式59-61
• 4.2 考虑排放特性的干线协调控制模型研究61-63
• 4.3 实例分析63-66
• 4.3.1 研究对象63-64
• 4.3.2 干线协调控制模型优化结果64
• 4.3.3 VISSIM仿真评价输出64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 考虑排放特性的右转专用相位设置研究67-77
• 5.1 右转机动车专用信号相位设置67-68
• 5.2 右转信号对车辆排放与车均延误的影响分析68-69
• 5.2.1 右转信号对车辆排放影响分析68-69
• 5.2.2 右转信号对车均延误的影响分析69
• 5.3 仿真实验与数值分析69-74
• 5.3.1 右转车辆排放仿真结果70-72
• 5.3.2 右转车辆延误仿真结果72-74
• 5.3.3 数值对比分析74
• 5.4 本章小结74-77
• 总结与展望77-79
• 论文研究总结77-78
• 论文研究展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文83-85
• 致谢85

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