基于环境约束的城市区域交通系统双层优化控制

发布时间：2017-09-20 05:08

  本文关键词：基于环境约束的城市区域交通系统双层优化控制

  更多相关文章： 智能交通系统 机动车排放 区域协调控制 环境效益 模型参数校准 Aimsun 双层规划模型

【摘要】：城市区域的机动车尾气排放日益严重,使空气质量逐渐降低。若能在景区,教学区,商业街等户外人口密集的特定区域减少尾气排放,降低污染物浓度,会有益于人们的健康。本文以城市交通区域的交通系统为研究对象,从宏观交通流模型和机动车污染物排放模型入手,以区域内的信号灯控制和机动车通行流量限制为手段,探求满足区域高空气质量的需求的优化控制策略。全文的主要研究工作总结如下：(1)利用城市某区域实际交通路网数据建立微观交通仿真模型,构建仿真模型参数校准流程,筛选出贴近当地交通流特性的模型参数方案。以商业微观交通仿真软件Aimsun为例,实施具体校准流程。为减轻仿真工作量,引入拉丁超立方抽样产生少量的校准参数方案组合并二次开发了商业化交通仿真平台Aimsun的I/O功能。实验结果证明已校准的Aimsun仿真模型具有较高的准确度。(2)提出并建立基于环境约束的区域的双层规划模型：上层规划是以最小化区域总旅行时间耗费为目标,以信号灯协调控制为决策变量的优化命题。利用改进的城市宏观交通流模型模拟区域的交通流,以典型的十字交叉口和T型交叉口相位结构和相序变换的规则作为信号灯配时约束；下层规划是以最大化满足交通通行需求为目标,以区域限流为决策变量的决策问题。应用机动车污染物排放模型和扩散模型计算区域的污染物浓度,并将其作为下层优化的环境约束条件。实际路网数据仿真证明建立的交通流模型与已校准的Aimsun模型平均相对误差在10%之内。(3)针对所提出的双层优化模型,分别给出了干线和区域的上层优化模型求解算法。实际路网数据仿真实验结果表明：提出的解决方案在保证空气质量的同时可以有效地减少总旅行时间耗费和污染物浓度。
【关键词】：智能交通系统 机动车排放 区域协调控制 环境效益 模型参数校准 Aimsun 双层规划模型
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U491;O221
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1. 绪论12-26
• 1.1 课题研究背景及意义12-15
• 1.1.1 交通系统中空气污染现状12-14
• 1.1.2 研究目的及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-23
• 1.2.1 交通仿真模型参数校准15-17
• 1.2.2 机动车污染物排放模型17-20
• 1.2.3 现代控制优化技术20-23
• 1.3 本文研究内容23-26
• 1.3.1 技术路线和难点23-24
• 1.3.2 主要内容安排24-26
• 2. 微观交通仿真模型参数校准26-48
• 2.1 引言26-27
• 2.2 微观交通仿真模型建立27-30
• 2.2.1 交通环境参数与性能指标采集27-29
• 2.2.2 微观交通仿真模型参数输入29-30
• 2.3 微观交通仿真模型校准30-34
• 2.3.1 默认校准参数初始评估30
• 2.3.2 校准流程初始化30-32
• 2.3.3 校准参数可行性评估32-33
• 2.3.4 最优关键校准参数候选集求解33
• 2.3.5 最优关键校准参数集评估33-34
• 2.4 案例实现34-46
• 2.4.1 路网描述34-35
• 2.4.2 Aimsun模型建立35-37
• 2.4.3 Aimsun二次开发37-39
• 2.4.4 Aimsun模型校准39-46
• 2.5 本章小结46-48
• 3. 基于环境约束的区域的双层优化模型48-70
• 3.1 引言48-49
• 3.2 城市宏观交通流模型49-56
• 3.2.1 模型简介50-51
• 3.2.2 道路及节点模型51-52
• 3.2.3 行驶工况统计模型52-53
• 3.2.4 路网评价指标模型53
• 3.2.5 模型验证53-56
• 3.3 相位相序变换56-59
• 3.3.1 初始相位结构56-57
• 3.3.2 相序变换57-59
• 3.4 机动车污染物模型59-65
• 3.4.1 排放模型59-60
• 3.4.2 排放模型验证60-64
• 3.4.3 扩散模型64-65
• 3.4.4 背景浓度计算65
• 3.5 区域的双层优化模型65-68
• 3.5.1 区域优化模型的影响因素65-66
• 3.5.2 双层优化模型66-68
• 3.6 本章小结68-70
• 4. 基于环境约束的区域的控制优化策略70-86
• 4.1 引言70
• 4.2 下层优化模型求解算法70-71
• 4.3 上层优化模型求解算法71-77
• 4.3.1 单干线协调控制71-76
• 4.3.2 区域协调控制76-77
• 4.4 案例实现77-85
• 4.4.1 无环境约束场景78-80
• 4.4.2 基于环境约束场景80-83
• 4.4.3 其他上层优化目标场景83-85
• 4.5 本章小结85-86
• 5.总结与展望86-88
• 5.1 本文工作及研究成果总结86-87
• 5.2 下一步的研究工作87-88
• 参考文献88-93
• 附录93
• 附录1：作者简介93
• 附录2：作者在攻读硕士期间的主要成果93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李伟,王炜,邓卫,葛亮;城市交叉口机动车污染物扩散模型研究[J];公路交通科技;2005年05期

2 何春玉;王歧东;;运用CMEM模型计算北京市机动车排放因子[J];环境科学研究;2006年01期

3 傅立新,郝吉明,何东全,贺克斌;北京市机动车污染物排放特征[J];环境科学;2000年03期

4 徐成伟;吴超仲;初秀民;巩晶;张璨;;基于CMEM模型的武汉市轻型机动车平均排放因子研究[J];交通与计算机;2008年04期

5 胡灵龙;王绍楠;孙伟力;王慧;;考虑环境效益的城市快速路匝道协调控制[J];江南大学学报(自然科学版);2013年05期

6 吴烨,郝吉明,傅立新,胡京南,王志石,邓宇华;澳门机动车排放清单[J];清华大学学报(自然科学版);2002年12期

7 孙伟力;李平;王慧;刘泓;;高速路网可变信息标志诱导的最优开关控制设计[J];上海交通大学学报;2011年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 雷伟;城市道路交通排放的仿真优化研究[D];武汉理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 魏勇;城市区域交通信号控制及交通状态分析研究[D];浙江大学;2013年

2 胡灵龙;基于MPC的快速路入口匝道协调控制策略研究[D];浙江大学;2014年

3 饶劲超;城市快速路出口匝道区域建模与控制方法研究[D];浙江大学;2014年

4 蒋昊宸;基于TransModeler的城市快速路仿真平台设计与实现[D];浙江大学;2014年

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本文编号：886076