多交叉口信号控制模型与方法研究

发布时间：2017-06-24 20:02

  本文关键词：多交叉口信号控制模型与方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着中国社会经济的不断发展,城市车辆保有量不断增长,交通拥堵问题已成为社会关注的焦点。交叉口作为城市交通系统的集散点,它是解决交通拥堵的关键。而交通信号控制则是管理交叉口车辆通行的最为有效的途径。本文结合国内外交通控制的研究现状,提出了一些交叉口控制的交通模型以及控制策略。主要研究内容如下:(1)本文研究了单交叉口直接左转和右转-前行-掉头两种左转交通流组织方式下的交叉口整体延误特性。在Webster延误模型、可插入缝隙理论的基础上,通过数学推导,建立两种交通流组织方式下的车辆平均延误模型,以及左转交通组织方式的判别模型。研究表明,以交叉口整体延误为优化目标,当左转流量小于某个阈值时,右转-前行-掉头方案较优;反之则直接左转方案更为合理;判别阈值与左转和对向车流流量的相对关系有关。(2)基于经典的交通稳态理论,构建了以关联交叉口相位差为参数的延误计算模型。实验证明,该模型计算过程较为便捷,且延误计算结果误差较小,能够较为准确的反映相位差变化后,计算车道的平均延误的变化趋势。同时,VISSIM仿真表明,本模型适用于相邻交叉口以及关联多交叉口信号控制方案。(3)为缓解城市道路道路网的交通拥堵状况,提出了一种基于多智能体技术的交叉口群感应控制方案。本文建立了流向通行优先级的概念及其数学模型。为了快速响应以及最大化利用路网的时空资源,在避免下游关联车道车流溢出的控制策略以及通行权终止规则建立了数学模型,据此确定下一个切换时段放行的无冲突流向组合。通过VISSIM-COM编程,在一个典型的3×3交叉口群上,完整地实现了上述控制逻辑。仿真结果表明:提出的模型较之于固定配时方案,可有效地减小区域交通的平均排队长度和平均延误时间,显著地提高交叉口群的运行效率。
【关键词】：交通控制 右转-前行-掉头 相位差-延误模型 多智能体 交通流向组合 仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.54
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 单点控制研究现状12-13
• 1.2.2 干线控制研究现状13-14
• 1.2.3 区域控制研究现状14-15
• 1.3 现有研究存在的问题15-16
• 1.4 研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 交通信号控制基本理论18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 交通信号控制的基本概念18-22
• 2.2.1 时间参数18-20
• 2.2.2 交通流参数20-22
• 2.3 交通信号控制效果的评价指标22-23
• 2.4 交通稳态理论23-26
• 2.4.1 交通稳态理论的前提假设23-24
• 2.4.2 均衡相位平均延误时间推导24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 交叉口左转交通流两种组织方式的延误计算模型27-40
• 3.1 单交叉口禁左方式的提出27-28
• 3.2 左转交通流常用交通组织方式28-29
• 3.2.1 左转三相位组织方式28
• 3.2.2 右转-前行-掉头两相位组织方式28-29
• 3.3 两种交通组织方式下交叉口整体延误计算模型29-34
• 3.3.1 左转三相位组织方式下的延误计算模型29
• 3.3.2 右转-前行-掉头两相位组织方式的延误计算模型29-33
• 3.3.3 左转交通组织方式判决条件33-34
• 3.4 算例与结果分析34-39
• 3.4.1 交叉口平均延误指标计算34-35
• 3.4.2 敏感性分析35-36
• 3.4.3 理论延误模型与仿真结果比较36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 关联交叉口相位差-延误模型及其应用40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 基本原理40-42
• 4.3 关联交叉口相位差-延误模型42-47
• 4.3.1 相位流率的计算42-43
• 4.3.2 确定车辆排队时空演化计算的起始点43-44
• 4.3.3 车辆排队时空点的演化计算44-46
• 4.3.4 最大排队车辆数计算46-47
• 4.3.5 计算车道平均延误计算47
• 4.4 关联交叉口信号设置方式47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 关联交叉口延误模型的仿真实验及分析50-67
• 5.1 案例一：关联两相邻交叉口（左转比例较大）50-61
• 5.1.1 仿真案例50-51
• 5.1.2 仿真结果分析51-53
• 5.1.3 模型计算过程53-56
• 5.1.4 模型计算结果分析56-61
• 5.2 案例二：关联两相邻交叉口（左转比例较小）61-62
• 5.3 案例三：三个关联交叉口62-66
• 5.3.1 仿真案例62-63
• 5.3.2 案例分析63-64
• 5.3.3 模型结算结果分析64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 基于多智能体的区域感应控制方法67-82
• 6.1 引言67
• 6.2 交通智能体感知区域设置67-68
• 6.3 基本概念68-69
• 6.3.1 流向组合68-69
• 6.3.2 衔接流向69
• 6.4 基于交通流向动态组合的交通智能体感应控制69-73
• 6.4.1 设计思想69
• 6.4.2 多智能体与多交叉口69-70
• 6.4.3 交通智能体通行优先级70-71
• 6.4.4 交通智能体通行权终止规则71-72
• 6.4.5 交通智能体流向组合设置方式72-73
• 6.5 交通智能体感应控制流程73-74
• 6.6 仿真与验证74-81
• 6.6.1 控制逻辑的实线与仿真平台搭建74
• 6.6.2 仿真案例74-77
• 6.6.3 结果比较77-81
• 6.7 本章小结81-82
• 总结与展望82-84
• 参考文献84-89
• 附录1关联交叉口相位差-延误关键代码89-92
• 附录2交叉口群控制方案VISSIM-COM关键代码92-95
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果95-96
• 致谢96-97
• 答辩委员会对于论文的评定意见97

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