混合交通流环境下交叉口多目标配时优化研究

发布时间：2017-08-09 15:31

  本文关键词：混合交通流环境下交叉口多目标配时优化研究

  更多相关文章： 信号交叉口 混合交通流 信号配时 多目标优化 遗传算法

【摘要】：在我国城市道路交通条件下,交叉口处机动车、非机动车以及行人混合通行现象是一种比较普遍的交通特征。混合交通流之间相互干扰、相互作用导致交通秩序混乱、运行效率低下、延误时间过长和交通事故频发等许多问题,开展混合交通流环境下交叉口信号配时优化研究具有重要意义。首先,本文研究分析了信号交叉口混合交通流的交通特性和交通冲突及解决办法,介绍了交通信号控制的基础理论。在此基础上,分析了三种经典信号配时方法和改进的Webster法以及它们的优缺点。其次,采用整体优化的控制思想,同时考虑机动车、非机动车、行人三种交通方式之间的均衡协调关系,以机动车延误、非机动车延误、行人延误、机动车停车次数、交叉口通行能力这五项交通性能指标作为优化目标函数,以各相位有效绿灯时间和周期时长为决策参数,饱和度为约束条件,利用随交通量实时变化的优化目标权重系数,构建了多目标信号配时优化模型,并且设计了遗传算法对其求解。最终,选取北京市典型混合交通交叉口——四道口为实例进行分析,通过对该交叉口的实地调研,针对其存在的交通问题进行相应地渠化和信号相位方案优化后。将多目标优化方案与原方案、改进的Webster方案和VISSIM仿真方案对比,多目标优化模型使得交叉口各项性能指标得以不同程度的改善,交叉口整体效益获得较大提升,验证了多目标优化模型的有效性和遗传算法的可行性；本文还分析了非机动车不同过街模式对多目标优化模型的影响,得出对于几何条件许可、非机动车流量较大的交叉口,建议采用非机动车2次过街模式；同时研究了不同交通状态下多目标优化模型相对改进的Webster方法的变化情况。结果表明,多目标优化模型在高峰时段更加侧重于提升通行能力,平峰时段侧重于减小车辆延误与停车次数,说明该模型更能满足交通流量的实际需要,能够更好的进行信号控制优化。
【关键词】：信号交叉口 混合交通流 信号配时 多目标优化 遗传算法
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.54;TP18
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.2.3 现有研究总结分析16-17
• 1.3 研究内容、方法和技术路线17-20
• 1.3.1 研究内容17
• 1.3.2 研究方法及技术路线17-20
• 2 混合交通流信号交叉口交通特性及交通冲突分析20-28
• 2.1 信号交叉口混合交通流交通特性分析20-25
• 2.1.1 机动车交通特性20-23
• 2.1.2 非机动车交通特性23-24
• 2.1.3 行人交通特性24-25
• 2.2 信号交叉口交通冲突分析与解决办法25-27
• 2.2.1 交叉口交通冲突分析25-27
• 2.2.2 交叉口交通冲突解决办法27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 基于混合交通的交通信号控制基础理论28-42
• 3.1 交通信号控制参数28-29
• 3.2 信号配时原理29-30
• 3.3 交叉口性能评价指标30-32
• 3.3.1 信号控制评价指标概述30-32
• 3.3.2 控制参数与评价指标关系分析32
• 3.4 基于混合交通的信号相位方案设计32-40
• 3.4.1 混合交通相位设计基本原则32-33
• 3.4.2 混合交通信号相位设计33-38
• 3.4.3 常见的混合交通相位方案38
• 3.4.4 信号相位与相序的确定38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 混合交通流信号交叉口配时优化模型及其算法研究42-60
• 4.1 经典信号配时方法和改进的WEBSTER法42-46
• 4.1.1 TRRL法42-44
• 4.1.2 ARRB法44
• 4.1.3 HCM法44-45
• 4.1.4 改进的Webster法45-46
• 4.2 交通配时优化建模46-54
• 4.2.1 多目标优化问题概述46-47
• 4.2.2 控制性能指标选取47-50
• 4.2.3 控制性能指标系数标定50-52
• 4.2.4 信号配时多目标优化模型构建52-54
• 4.3 模型求解算法54-58
• 4.4 本章小结58-60
• 5 实例分析60-80
• 5.1 交叉口的概况60-64
• 5.1.1 交叉口的地理位置60
• 5.1.2 交叉口的渠化现状60-62
• 5.1.3 交叉口的交通状况62-63
• 5.1.4 交叉口的现状信号控制方案63-64
• 5.2 交叉口信号控制方案优化64-66
• 5.2.1 交叉口现存问题64
• 5.2.2 交叉口的渠化优化64-65
• 5.2.3 交叉口相位方案优化65-66
• 5.3 VISSIM仿真软件概述66-69
• 5.3.1 VISSIM软件介绍66
• 5.3.2 VISSIM仿真步骤66-69
• 5.4 多目标求解69-74
• 5.4.1 交通参数计算69-71
• 5.4.2 信号配时优化71-74
• 5.5 结果分析74-80
• 5.5.1 非机动车过街模式对模型的影响74-75
• 5.5.2 不同算法对比75-77
• 5.5.3 不同交通状态下算法对比77-80
• 6 结论与展望80-82
• 6.1 论文工作总结80-81
• 6.2 不足与展望81-82
• 参考文献82-86
• 附录86-90
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果90-94
• 学位论文数据集94

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本文编号：646021