【摘要】：隨著城市規(guī)模的擴大和居住人口的增加,現(xiàn)有道路交通信號控制配時方案逐漸不能夠滿足人們的出行要求,城市擁堵問題愈發(fā)嚴重,因此如何利用現(xiàn)有的城市路網(wǎng)控制信號裝置緩解交通擁堵是目前城市交通控制問題研究的著力點。復雜性和非線性是大規(guī)模城市路網(wǎng)的固有屬性,因此建立何種形式的交通流模型,如何設計控制系統(tǒng),如何實現(xiàn)控制策略是交通控制問題研究的核心內(nèi)容。本文從如何協(xié)調(diào)優(yōu)化大規(guī)模城市路網(wǎng)的交通信號配時的問題出發(fā),研究了一套基于S模型的遞階-協(xié)調(diào)控制架構。首先,通過北京市望京城區(qū)路網(wǎng)的浮動車數(shù)據(jù)驗證了路網(wǎng)內(nèi)宏觀基本圖模型在不同交通流狀態(tài)下的形狀和散射性,證明了其交通流密度呈非均勻分布狀態(tài)。其次,針對異質(zhì)性交通網(wǎng)絡,提出一種基于車輛密度的改進Newman快速算法,實現(xiàn)對交通路網(wǎng)的區(qū)域劃分。劃分過程中將車輛密度作為交叉口的關聯(lián)度模型,然后利用Newman快速算法進行社區(qū)檢測和劃分。在合并各個子網(wǎng)絡時,引入基于權值的區(qū)域貢獻度的概念,將區(qū)域貢獻度較小且相連的子網(wǎng)絡進行合并,節(jié)省了貪婪算法遍歷的時間,提高了算法劃分效率,并利用宏觀基本圖驗證了各個子區(qū)域內(nèi)部車輛密度是否均勻分布。再次,研究了基于S模型的遞階-協(xié)調(diào)預測控制算法,相比較Store-and-Forward模型,S預測模型中加入了排隊長度和下游容納量等因素,使得預測狀態(tài)更加準確。而遞階-協(xié)調(diào)控制架構通過協(xié)調(diào)因子的迭代更新,實現(xiàn)了各個區(qū)域之間的協(xié)調(diào)控制,最終實現(xiàn)了整個交通路網(wǎng)內(nèi)所有交叉口的配時方案均為最優(yōu)的目標。最后,對本文研究的算法進行仿真實驗,并與集中控制、定時控制進行對比分析。實驗證明,遞階-協(xié)調(diào)控制策略在保證優(yōu)化性能的同時,減少了計算時間復雜度,因此對于復雜的交通系統(tǒng),遞階-協(xié)調(diào)控制比集中控制更具有可行性。圖30幅,表9個,參考文獻47篇。
【圖文】：

Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ邋Ａｒｅａ邋Ｔｒａｆｆｉｃ邋Ｓｙｓｔｅｍ），邋ＯＰＡＣ邋（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ邋Ｐｏｌｉｃｉｅｓ邋ｆｏｒ邋Ａｄａｐｔｉｖｅ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ），逡逑ＵＴＯＰＩＡ邋（Ｕｒｂａｎ邋Ｔｒａｆｆｉｃ邋Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ邋ｂｙ邋Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ邋Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）三個控制系統(tǒng)均為逡逑分層控制架構，以ＳＣＡＴＳ系統(tǒng)為例，分層控制架構的原理如圖１－１所示。中央監(jiān)逡逑４逡逑

的交通狀態(tài)，其形狀和散射性與路網(wǎng)內(nèi)車輛密度的是否均勻分布相關，，有研宄表明逡逑如果車輛密度的方差很小，即網(wǎng)絡是充分均勻的，則ＭＦＤ定義良好。交通路網(wǎng)在逡逑相同的密度下，存在較低的散射，如圖２－１所示。圖２－１中藍色的線是擬合曲線，逡逑依據(jù)紅色散點擬合而得的積累車輛數(shù)目與路網(wǎng)內(nèi)完成流量的近似關系。對應區(qū)域逡逑內(nèi)路網(wǎng)吞吐量最大時，臨界車輛數(shù)將ＭＦＤ曲線分為兩部分。其左側(cè)對應的逡逑是未擁堵狀態(tài)，平均交通流量處于自由流狀態(tài)。右邊的部分對應擁堵狀態(tài)，隨著車逡逑輛數(shù)量的增加，網(wǎng)絡變得非常擁堵。因此，如果將城市交通網(wǎng)絡作為一個整體來考逡逑慮，ＭＦＤ可以描述該網(wǎng)絡的特征，通過此曲線描述路網(wǎng)的交通動態(tài)。其數(shù)學表達逡逑式為：逡逑Ｇ（７Ｖ（／））邋＝邋ａ邋■邋Ａ＾３（／）邋＋邋ｂ邋？邋Ｎ＼ｔ）邋＋邋ｃ邋？邋Ｎｉｔ）邋＋邋ｄ邐（２－１）逡逑其中Ｇ（ｊＶ（0）代表路網(wǎng)中完成流量，ｊＶ（／）（ｖｅ／0為路網(wǎng)內(nèi)積累車輛數(shù)，逡逑為表達式的系數(shù)。逡逑完成流量逡逑（ｖｅｈ／ｍ）邐＋件逡逑１／Ｎ逡逑＾ｃｎｔｉｃａｌ邐Ｎ邋＾）逡逑圖２－１標準宏觀基本圖逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ邋ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP13;U491.54

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

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1 李剛奇;;基于宏觀基本圖的路網(wǎng)容量及擁堵判別[A];2017年中國城市交通規(guī)劃年會論文集[C];2017年

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本文編號：2604396