基于Markov模型的非均衡流量交叉口交通信号模糊控制研究

发布时间：2017-04-27 06:09

  本文关键词：基于Markov模型的非均衡流量交叉口交通信号模糊控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着国内经济的高速发展和城镇化进程的加快,城市交通拥堵问题日益严重。交通拥堵制约着整个城市的经济发展,解决城市交通拥堵问题已刻不容缓。由于路口是城市道路的交叉点,交通拥堵往往发生在该处,因此对交叉路口交通信号控制方法的深入研究有着十分重要的意义。由于城市路网中交通状况的随机性、非线性和动态性,原有的交叉路口交通信号控制方式已经不能解决现在的交通拥堵问题,在这种情况下,将智能控制系统应用于交通信号控制中为解决城市交通问题提供了十分有效的手段。本文将交叉口的车辆平均延误时间作为评价指标,将模糊控制理论和Markov理论应用于交叉路口交通信号控制系统中,设计了多相位基于Markov模型的模糊控制系统,并对城市交叉路口交通信号控制的问题进行分析解决。具体研究内容如下:首先,本文介绍了交叉路口信号控制以及模糊控制基本理论。其次,将模糊控制方法应用于城市交叉路口多相位控制中,使用模糊控制方法对交叉路口进行交通信号控制,以车辆平均延误时间为性能指标,详细设计模糊控制方法的实现过程,通过Matlab实验平台进行仿真,将模糊控制方法和传统控制方法进行对比分析。再次,本文针对经典模糊控制方法的不足,结合Markov理论与模糊控制理论,对模糊控制方法进行改进,提出一种基于Markov模型的两级模糊控制方法对交叉路口多相位进行控制,以车辆平均延误时间为性能指标,详细设计该控制方法中各个控制模块的实现过程,并通过Matlab实验平台进行仿真,验证改进后的模糊控制方法在交叉路口交通信号控制中的优越性。最后,本文利用VISSIM软件搭建南关什字仿真路网,对设计方案进行微观仿真,结果表明经优化后的配时方案能够更好的改善交通拥堵状况。
【关键词】：单交叉路口 交通信号控制 模糊控制 Markov理论
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 选题背景和研究意义9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 主要研究内容11-12
• 2 交叉路口信号控制的基本理论12-18
• 2.1 交叉路口信号控制的基本概念12-13
• 2.1.1 周期长度12
• 2.1.2 相位绿信比12
• 2.1.3 信号相位12-13
• 2.2 交通信号控制的基本方法13-14
• 2.2.1 定时控制13
• 2.2.2 感应控制13
• 2.2.3 智能控制13-14
• 2.3 交叉口信号控制主要评价指标14-15
• 2.3.1 平均延误时间14
• 2.3.2 平均排队长度14
• 2.3.3 停车率14-15
• 2.3.4 通行能力15
• 2.4 交通流的概率统计分布15
• 2.4.1 泊松分布15
• 2.4.2 二项分布15
• 2.4.3 负二项分布15
• 2.5 交通信号控制方式的分类15-17
• 2.5.1 单交叉路口的信号控制16
• 2.5.2 干线信号协调控制16-17
• 2.5.3 区域信号协调控制17
• 2.6 小结17-18
• 3 城市单交叉路口交通信号模糊控制研究18-33
• 3.1 模糊控制的概念及发展状况18
• 3.2 模糊控制的基本原理18-20
• 3.2.1 模糊控制系统的原理18-19
• 3.2.2 模糊控制器的组成19-20
• 3.3 单交叉路口交通流模型20-23
• 3.3.1 单交叉路口的描述20-22
• 3.3.2 单交叉路口控制性能的评价指标22-23
• 3.4 单交叉路口信号模糊控制器设计23-29
• 3.4.1 控制器的结构与控制算法23-24
• 3.4.2 模糊控制器设计24-29
• 3.5 仿真验证29-32
• 3.5.1 仿真设计29-30
• 3.5.2 仿真结果及分析30-32
• 3.6 小结32-33
• 4 基于Markov模型的改进模糊控制模型研究33-53
• 4.1 控制系统的结构与控制算法33-34
• 4.2 基于Markov模型的改进模糊控制模型设计34-48
• 4.2.1 Markov预测模块设计34-38
• 4.2.2 当前相位控制模块设计38-42
• 4.2.3 下一相位控制模块设计42-45
• 4.2.4 决策模块设计45-48
• 4.3 仿真验证48-52
• 4.3.1 仿真设计48-49
• 4.3.2 仿真结果及分析49-52
• 4.4 小结52-53
• 5 实例仿真53-59
• 5.1 微观仿真平台53-54
• 5.2 兰州市典型平面交叉口仿真分析54-58
• 5.2.1 南关什字交叉路口定时方案仿真55-56
• 5.2.2 南关什字配时优化方案仿真56-58
• 5.3 小结58-59
• 结论59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 攻读学位期间的研究成果64

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