车路协同环境下干线交通信号协调控制方法研究
发布时间：2021-08-08 09:54
城市干道作为城市道路网络的核心,承担了大量的交通负荷,提高城市干道通行能力对缓解城市交通问题十分必要。目前仅依靠传统交通信号控制技术已经难以有效解决交通堵塞、交通安全、交通能源浪费和污染等问题。车路协同技术能够通过全方位的交通信息数据采集和车路双向通信,为提高道路交叉口运行效益和减少交通拥堵等问题提供帮助。因此,本文借助车路协同技术的功能,结合车辆车速诱导策略,引导驾驶员调整其驾驶行为,并考虑车速诱导与干线道路交叉口信号控制方案的协同优化,提出未来车路协同环境下的一种改进的干线协调控制方法,这对解决现有干线协调控制方案的不足,探索未来交通控制的新方法和提高城市干道的交通运行效率具有积极的理论价值和实际意义。首先,阐述了干线协调车速诱导控制方法,介绍了现有的干线协调信号控制方法并分析其存在的问题。在系统框架下,阐述了车速诱导控制的思路和实现方法,借助车辆与基础设施间的双向信息交互功能,考虑车速诱导与信号控制方案双向优化,以形成饱和车队为目标,进一步确定干线协调控制的车速诱导策略和优化控制流程。其次,从干线协调相位差出发,确定了不同条件下的干线协调相位差计算方法。构建了以延误和停车次数为基...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车路协同环境下交叉口车速诱导场景以交叉口上游路段作为干线协调控制时的诱导区域，车辆在进入路段后，
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-37-图4-1求解算法Step1：根据相位差和单位绿灯时长的备选值，确定控制方案数集m和结束时间，令i=1、j=1、pi0=1000。Step2：确定诱导车辆进入路段的时间分布。Step3：计算第i周期第j方案交叉口的车均pi值，若pi<pi0则令pi0=pi、存储当前信号控制方案；令j=j+1。Step4：判断j是否大于(m+1)，若否，返回Step3；否是，进入Step5。Step5：以存储方案作为交叉口第i周期的最终信号优化方案，令i=i+1、j=1、pi0=1000，进入Step6。Step6：判断优化时间是否结束，若否，进入Step2；若是，结束优化。4.5优化模型适应性分析4.5.1诱导速度区间车辆驾驶员在接受车速诱导信息并调整驾驶行为后，可以改变其到达下游交叉口停车线的时间，从而尽量避免停车，减少车辆延误和停车次数。而车辆可改变其行驶速度的能力，即诱导车速区间直接影响车速诱导控制的效果。为研究诱导车速区间对干线协调控制效果的影响，本文保持交通量等因素不变，对诱导车速最大值和最小值进行调整，其中最大诱导速度范围为50-64km/h，最小诱导速度范围为18-34km/h，单次调整幅度为2km/h。进行多次仿真运行，并输出交叉口的车均PI值，仿真结果如图4-2所示。图4-2车辆诱导速度区间对干线协调控制效果的影响
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-39-从图4-3可以看出，车辆PI值随着正常行驶速度的增加而增加。车辆的诱导速度根据车辆进入路段时间和下游交叉口绿灯相位时间等因素确定，而与正常行驶速度无关，即车速诱导控制之后的车流运行状态与正常行驶速度无关。由公式4-11至4-13可知，车辆PI值与诱导前的交通运行效益有明显关系，当正常行驶速度较低，特别是当车辆需以较高诱导速度行驶时，车辆在调整车速后的运行效益明显提高；当正常行驶速度较高时，交通运行效益的提高较为有限。图4-3正常行驶速度对干线协调控制效果的影响由于本文主要是对干线直行相位的车流进行诱导并进行信号控制方案的优化，干线直行车流的车均PI值较低，而其他相位车流是被动的根据信号控制方案进行相应的车速诱导控制，且次要道路方向交叉口间不进行干线协调控制，因此其他相位车流车均PI值较高。4.5.3交叉口间距交叉口间距直接影响干线协调交叉口的相位差控制方案和干线协调绿波带速度，同时交叉口间距也是制约车辆通过速度诱导改变至下游交叉口停车线时间的重要因素之一，对本文提出的干线协调优化控制的效果有显著影响，为研究不同方向交叉口间距对干线协调控制效果的影响，本文保持交叉口各流向交通量不变，保持诱导速度范围为[25km/h，60km/h]不变，保持单位绿灯时间为3.5s不变，保持正常行驶速度为40km/h不变；首先保持其他路段长度不变，调整B、C交叉口间距LBC的数值，调整范围为200-1200m，单次调整幅度为100m，多次仿真运行后，仿真结果如图4-4所示。下一步保持其他路段长度不变，调整次要方向交叉口间距LBD和LBE的数值，调整范围均为350-650m，单次调整幅度为50m，多次仿真运行，仿真结果如图4-5所示。由4.2节相位差优化模型可知，当干线方向交叉口间?
【参考文献】：
期刊论文
[1]车路协同环境下信号交叉口速度引导策略[J]. 刘欢,杨雷,邵社刚,王赵明. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2019(12)
[2]考虑运行效益评价的车速引导与预信号协同控制研究[J]. 姚明,陈浩杰,黄丽莹,陈士安. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(10)
[3]考虑干道瓶颈交叉口的双向绿波协调控制[J]. 徐建闽,李岿林. 北京工业大学学报. 2018(12)
[4]车联网环境下信号交叉口车速控制策略[J]. 鹿应荣,许晓彤,丁川,鲁光泉. 交通运输系统工程与信息. 2018(01)
[5]基于车速引导的交叉口公交优先多申请优化控制模型[J]. 张鹏,李文权,常玉林,谢君平. 中国公路学报. 2017(09)
[6]车路协同下基于速度引导的双周期干道绿波协调控制方法[J]. 荆彬彬,卢凯,鄢小文,吴焕,徐建闽. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(08)
[7]绿波协调控制方案的速度区间适应性分析与评价[J]. 卢凯,吴焕,杨兴,徐建闽. 华南理工大学学报(自然科学版). 2014(05)
[8]一种改进的多带宽干线协调控制模型[J]. 唐克双,孔涛,王奋,李克平. 同济大学学报(自然科学版). 2013(07)
[9]基于Kalman滤波行程时间预测的BRT车速诱导[J]. 王宝杰,王炜,杨敏,华雪东. 吉林大学学报(工学版). 2014(01)
[10]考虑可变速度调节的单点交叉口公交信号优先控制方法[J]. 马万经,吴明敏,韩宝新,刘好德,吴洪洋. 中国公路学报. 2013(02)
硕士论文
[1]基于车路协同环境的干线信号控制方法研究[D]. 高志波.长沙理工大学 2018
[2]车联网环境下的信号交叉口多车协同车速引导策略及方法[D]. 杨楠.长安大学 2018
[3]城市快速路合理限速区间研究[D]. 李明慧.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3329738
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车路协同环境下交叉口车速诱导场景以交叉口上游路段作为干线协调控制时的诱导区域，车辆在进入路段后，
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-37-图4-1求解算法Step1：根据相位差和单位绿灯时长的备选值，确定控制方案数集m和结束时间，令i=1、j=1、pi0=1000。Step2：确定诱导车辆进入路段的时间分布。Step3：计算第i周期第j方案交叉口的车均pi值，若pi<pi0则令pi0=pi、存储当前信号控制方案；令j=j+1。Step4：判断j是否大于(m+1)，若否，返回Step3；否是，进入Step5。Step5：以存储方案作为交叉口第i周期的最终信号优化方案，令i=i+1、j=1、pi0=1000，进入Step6。Step6：判断优化时间是否结束，若否，进入Step2；若是，结束优化。4.5优化模型适应性分析4.5.1诱导速度区间车辆驾驶员在接受车速诱导信息并调整驾驶行为后，可以改变其到达下游交叉口停车线的时间，从而尽量避免停车，减少车辆延误和停车次数。而车辆可改变其行驶速度的能力，即诱导车速区间直接影响车速诱导控制的效果。为研究诱导车速区间对干线协调控制效果的影响，本文保持交通量等因素不变，对诱导车速最大值和最小值进行调整，其中最大诱导速度范围为50-64km/h，最小诱导速度范围为18-34km/h，单次调整幅度为2km/h。进行多次仿真运行，并输出交叉口的车均PI值，仿真结果如图4-2所示。图4-2车辆诱导速度区间对干线协调控制效果的影响
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-39-从图4-3可以看出，车辆PI值随着正常行驶速度的增加而增加。车辆的诱导速度根据车辆进入路段时间和下游交叉口绿灯相位时间等因素确定，而与正常行驶速度无关，即车速诱导控制之后的车流运行状态与正常行驶速度无关。由公式4-11至4-13可知，车辆PI值与诱导前的交通运行效益有明显关系，当正常行驶速度较低，特别是当车辆需以较高诱导速度行驶时，车辆在调整车速后的运行效益明显提高；当正常行驶速度较高时，交通运行效益的提高较为有限。图4-3正常行驶速度对干线协调控制效果的影响由于本文主要是对干线直行相位的车流进行诱导并进行信号控制方案的优化，干线直行车流的车均PI值较低，而其他相位车流是被动的根据信号控制方案进行相应的车速诱导控制，且次要道路方向交叉口间不进行干线协调控制，因此其他相位车流车均PI值较高。4.5.3交叉口间距交叉口间距直接影响干线协调交叉口的相位差控制方案和干线协调绿波带速度，同时交叉口间距也是制约车辆通过速度诱导改变至下游交叉口停车线时间的重要因素之一，对本文提出的干线协调优化控制的效果有显著影响，为研究不同方向交叉口间距对干线协调控制效果的影响，本文保持交叉口各流向交通量不变，保持诱导速度范围为[25km/h，60km/h]不变，保持单位绿灯时间为3.5s不变，保持正常行驶速度为40km/h不变；首先保持其他路段长度不变，调整B、C交叉口间距LBC的数值，调整范围为200-1200m，单次调整幅度为100m，多次仿真运行后，仿真结果如图4-4所示。下一步保持其他路段长度不变，调整次要方向交叉口间距LBD和LBE的数值，调整范围均为350-650m，单次调整幅度为50m，多次仿真运行，仿真结果如图4-5所示。由4.2节相位差优化模型可知，当干线方向交叉口间?
【参考文献】：
期刊论文
[1]车路协同环境下信号交叉口速度引导策略[J]. 刘欢,杨雷,邵社刚,王赵明. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2019(12)
[2]考虑运行效益评价的车速引导与预信号协同控制研究[J]. 姚明,陈浩杰,黄丽莹,陈士安. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(10)
[3]考虑干道瓶颈交叉口的双向绿波协调控制[J]. 徐建闽,李岿林. 北京工业大学学报. 2018(12)
[4]车联网环境下信号交叉口车速控制策略[J]. 鹿应荣,许晓彤,丁川,鲁光泉. 交通运输系统工程与信息. 2018(01)
[5]基于车速引导的交叉口公交优先多申请优化控制模型[J]. 张鹏,李文权,常玉林,谢君平. 中国公路学报. 2017(09)
[6]车路协同下基于速度引导的双周期干道绿波协调控制方法[J]. 荆彬彬,卢凯,鄢小文,吴焕,徐建闽. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(08)
[7]绿波协调控制方案的速度区间适应性分析与评价[J]. 卢凯,吴焕,杨兴,徐建闽. 华南理工大学学报(自然科学版). 2014(05)
[8]一种改进的多带宽干线协调控制模型[J]. 唐克双,孔涛,王奋,李克平. 同济大学学报(自然科学版). 2013(07)
[9]基于Kalman滤波行程时间预测的BRT车速诱导[J]. 王宝杰,王炜,杨敏,华雪东. 吉林大学学报(工学版). 2014(01)
[10]考虑可变速度调节的单点交叉口公交信号优先控制方法[J]. 马万经,吴明敏,韩宝新,刘好德,吴洪洋. 中国公路学报. 2013(02)
硕士论文
[1]基于车路协同环境的干线信号控制方法研究[D]. 高志波.长沙理工大学 2018
[2]车联网环境下的信号交叉口多车协同车速引导策略及方法[D]. 杨楠.长安大学 2018
[3]城市快速路合理限速区间研究[D]. 李明慧.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3329738
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