饱和状态下干道协调控制优化方法研究

发布时间：2017-08-01 13:08

  本文关键词：饱和状态下干道协调控制优化方法研究

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【摘要】：纵观世界发达国家可以发现,交通拥堵是其经济快速发展过程中的必经阶段。目前中国也处于该时期,道路的建设速度远远赶不上车辆的增长速度,现有道路资源以及道路管理所能提供的交通供给远远满足不了受经济刺激而生成的居民出行需求,最终导致交通方面供需矛盾日渐突出的局面。其实,造成交通拥堵的主要原因在于交通管理者的传统管理理念,即习惯用低饱和交通的做法去处理饱和交通问题,致使饱和交通出现秩序混乱和车辆堵塞的恶性循环,同时伴有事故多发的症状。解决饱和交通问题的首要前提是明确低饱和交通状态和饱和交通状态的本质区别和相互关联,又考虑到干道协调控制实质上是调整城市路网整体交通压力的必要手段,故本文围绕饱和状态下干道协调控制优化方法展开研究,完成的主要科研工作概括如下:第一,结合饱和状态的交通特性,重新描述饱和状态定义并给出延伸定义,即时间维度饱和系数和空间维度饱和系数。为了对其进行标定,利用线圈检测数据,提出基于冲击波的滞留排队估计方法,进而得到基于滞留排队的饱和系数计算公式,这些公式不仅达到了饱和状态的辨识目的,还从不同侧重点定量分析了饱和状态的程度。第二,确定公用信号周期备选范围的优化方法。一方面,为了防止排队溢流问题的发生,选取饱和状态持续时间内排队长度最小化为优化目标,构建了最小周期时长优化模型;另一方面,以交叉口总的平均延误最小为优化目标,推导出最大周期时长优化模型。第三,提出了饱和状态下绿信比优化策略即等饱和度分配和不等饱和度分配的结合法,其中等饱和分配法即Webster法,不等饱和度分配法则根据相位绿信比优先分配权的顺序不同提出了两种方法。饱和状态下绿信比优先分配权的引入十分重要,所形成的不等饱和度分配法可以尽快消散交通需求较大方向的拥挤车流,交叉口各个方向也可根据实际交通流量轮流获得绿信比优先分配权,从而一步步缓解各个方向拥挤车流,达到预防和快速消散拥堵现象的目的。第四,研究饱和状态下考虑排队长度的相位差优化方法。利用相位差随滞留排队长度实时变化的特性调节相位差,并设置滞留排队长度完全消散和排队溢流两种临界状态约束相位差,以此提高干道系统的整体运行效率。第五,结合中国国情,提出了饱和状态下改进的混合放行双向绿波线控模型,重点提出了模型中双向不同带宽需求比例系数的标定方法,同时分析了干道绿波协调优化流程及适用性。最后对该模型进行了算例分析,通过Trans Modeler仿真实验平台综合有效地验证了改进模型的科学合理性。
【关键词】：饱和状态 干道协调控制 干道饱和系数 控制参数优化 双向绿波控制
【学位授予单位】：吉林大学
【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11-23
• 1.1 依托项目与研究背景11-12
• 1.1.1 依托项目11
• 1.1.2 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-20
• 1.2.1 干道绿波协调控制系统研究现状12-14
• 1.2.2 干道饱和状态识别及相关参数估计研究现状14-15
• 1.2.3 干道饱和状态协调控制参数优化方法研究现状15-20
• 1.3 研究思路与主要研究内容20-21
• 1.4 本章小结21-23
• 第2章 干道饱和状态描述方法及参数估计23-37
• 2.1 概述23
• 2.2 干道饱和状态的描述方法及延伸定义23-25
• 2.2.1 干道饱和状态的描述方法23-25
• 2.2.2 饱和状态的延伸定义25
• 2.3 干道饱和系数的估计方法25-32
• 2.3.1 基于冲击波的滞留排队估计方法25-30
• 2.3.2 基于滞留排队的饱和系数计算方法30-32
• 2.4 模型算例分析32-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第3章 饱和状态下干道协调控制参数分析37-51
• 3.1 概述37
• 3.2 饱和状态下干道系统的控制结构37-38
• 3.3 饱和状态下干道协调控制参数优化方法38-47
• 3.3.1 饱和状态下公用信号周期备选范围的确定38-44
• 3.3.2 饱和状态下绿信比优化策略44-46
• 3.3.3 饱和状态下考虑排队长度的相位差优化算法46-47
• 3.4 模型算例分析47-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 饱和状态下双向绿波干道协调控制模型研究51-73
• 4.1 概述51-52
• 4.2 经典的MAXBAND模型分析52-54
• 4.3 饱和状态下改进的双向绿波线控模型及模型研究54-59
• 4.3.1 模型目标函数的改进55-56
• 4.3.2 双向不同带宽需求比例系数的标定56-58
• 4.3.3 干道绿波协调控制优化流程58-59
• 4.3.4 模型的适用性分析59
• 4.4 模型算例分析59-64
• 4.4.1 基本数据调查59-62
• 4.4.2 干道协调控制方案的生成62-64
• 4.5 仿真实验及结果分析64-71
• 4.5.1 仿真实验平台64-65
• 4.5.2 仿真说明65-66
• 4.5.3 仿真结果分析66-71
• 4.6 本章小结71-73
• 第5章 总结与展望73-75
• 5.1 全文总结73
• 5.2 研究展望73-75
• 参考文献75-81
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果81-83
• 致谢83

【参考文献】

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本文编号：604371