發(fā)布時間：2020-08-12 01:02

【摘要】：隨著我國城市化與機動化的持續(xù)發(fā)展,城市交通供需矛盾日益加劇,交通擁堵現(xiàn)象日益嚴重,由于資源和經(jīng)濟的限制,城市道路建設(shè)和規(guī)模擴大不可能長期持續(xù),提高道路通行效率的需求日臻強烈,迫切需要加強對城市交通的智能管理和優(yōu)化控制,尤其是協(xié)調(diào)控制。在城市道路交通信號優(yōu)化設(shè)計中,若不考慮路網(wǎng)、路徑的協(xié)調(diào)控制,以單個交叉口運行效果最佳作為設(shè)計目標來確定的信號方案意義不大,但優(yōu)化每個交叉口的運行效果也是協(xié)調(diào)控制工作中的一項重要內(nèi)容。對此,本文研究城市路網(wǎng)信號協(xié)調(diào)控制約束下的單交叉口信號優(yōu)化設(shè)計方法,完成的主要科研工作與取得的研究成果概括如下:1)分析面向城市路網(wǎng)的信號協(xié)調(diào)控制機理,研究了細化路網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法,將最小協(xié)調(diào)控制單元段細化為協(xié)調(diào)路徑,利用協(xié)調(diào)路徑鏈與協(xié)調(diào)路徑集,實現(xiàn)對于路網(wǎng)中各種協(xié)調(diào)控制需求的精細化描述,研究了協(xié)調(diào)路徑集的優(yōu)選方法,進一步分析和確定協(xié)調(diào)控制的結(jié)構(gòu)與約束。2)考慮協(xié)調(diào)控制約束下交叉口的通行需求問題,針對傳統(tǒng)的信號配時設(shè)計方法在處理復(fù)雜的搭接信號相位結(jié)構(gòu)下的交叉口綠信比分配時存在的不足,研究了通用的交叉口綠信比分配方法。首先提出了一種基于通行需求的綠信比分配目標函數(shù),然后建立交叉口綠信比的基礎(chǔ)分配模型與多輪分配模型,最后給出了綠信比與相位時間的分配流程,設(shè)計了一種程序化的交叉口綠信比分配方法,通過對綠信比及相位時間的多輪優(yōu)化分配,實現(xiàn)了對跨相車流與非關(guān)鍵車流的綠信比優(yōu)化,能夠有效提升交叉口的整體通行效率,使綠信比分配方案設(shè)計更加科學(xué)合理。3)考慮協(xié)調(diào)控制約束下交叉口的通行需求問題,在本文提出的通用的交叉口綠信比分配方法上,研究了交叉口相位相序設(shè)計與配時同步優(yōu)化方法。首先根據(jù)交叉口協(xié)調(diào)相位相序及相位時間等約束,考慮行人過街需求,建立相位配時基礎(chǔ)模型,然后結(jié)合交叉口協(xié)調(diào)相位的設(shè)置情況,研究相位相序設(shè)計與配時同步優(yōu)化方法,最后給出了交叉口信號相位設(shè)計與信號配時的同步優(yōu)化流程,設(shè)計了一種相位設(shè)計與配時的同步優(yōu)化方法,實現(xiàn)了交叉口的整體通行效率的有效提升。4)考慮最大化協(xié)調(diào)控制效益,基于現(xiàn)有干道綠波協(xié)調(diào)數(shù)解算法,研究了干道交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時間分配方法。首先根據(jù)交叉口車流通行需求確定基本信號配時,然后根據(jù)現(xiàn)有數(shù)解法確定最佳周期與協(xié)調(diào)相位相序并計算協(xié)調(diào)方向基礎(chǔ)綠波帶寬,最后調(diào)整瓶頸交叉口綠燈時間直至獲得最大雙向綠波帶設(shè)計方案,實現(xiàn)了雙向協(xié)調(diào)相位綠燈時間的優(yōu)化,為獲得全局最優(yōu)的綠波協(xié)調(diào)控制方案提供基礎(chǔ)。5)考慮最大化協(xié)調(diào)控制效益,基于現(xiàn)有區(qū)域路網(wǎng)綠波協(xié)調(diào)方案設(shè)計方法,進一步研究區(qū)域路網(wǎng)各交叉口信號相位時間的優(yōu)化方法。針對進口單獨放行方式下的區(qū)域綠波協(xié)調(diào)控制優(yōu)化模型各交叉口相位時間分配問題,研究了根據(jù)相鄰相位時間之和約束條件,以獲得最大路網(wǎng)綠波帶寬為目標分配交叉口各進口道的相位時間的模型方法,最大化區(qū)域綠波協(xié)調(diào)控制優(yōu)化模型的協(xié)調(diào)控制效益。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U491.23
【圖文】：

b) Synchro 仿真車流的平均延誤時間與總的延誤時間圖 3-6 三套信號配時方案的仿真運行結(jié)果3.4 本章小結(jié)結(jié)合協(xié)調(diào)控制約束，本章從交叉口的車流通行需求角度出發(fā)，提出了考慮車流通行需求的交叉口綠信比分配模型。與現(xiàn)有交叉口綠信比分配方法相比，該模型通過對綠信比及相位時間的多輪優(yōu)化分配，實現(xiàn)了對跨相車流與非關(guān)鍵車流的綠信比優(yōu)化，能夠有效提升交叉口的整體通行效率，使綠信比分配方案設(shè)計更加科學(xué)合理；通過建立交叉口綠信比分配的通用模型，可適用于各種交叉口信號相位設(shè)計場合，特別是在相位設(shè)計越復(fù)雜、跨相車流越多的情況下，其均衡調(diào)配綠信比的優(yōu)越性將越為明顯。此外，根據(jù)各股車流的實時通行需求，利用本模型方法就可以實時計算出交叉口的綠信比分配方案。

圖 4-7 案例交叉口 VISSIM 仿真路網(wǎng)對于上述兩種不同的交通流量情形，分別用表 4-2 和表 4-3 的兩個相位方案的最配時結(jié)果進行仿真，并利用行程時間檢測器獲取兩種情形、兩個相位方案共四組車流誤時間數(shù)據(jù)，統(tǒng)計四組數(shù)據(jù)各自總平均延誤時間如表 4-4 所示。由于優(yōu)化模型是在“通行需求滿足度最小的車流也能夠獲得盡可能大的通行效益”的原則下對車流通行時進行按需均衡分配以達到減少機動車延誤與實現(xiàn)公平的控制目標，而在各個情形中，個相位方案的關(guān)鍵車流組合不同，因此對四組車流延誤時間仿真數(shù)據(jù)按照車流總延誤間大小進行排序，從而對比任一情形下模型求解的最佳方案與其他兩個方案通行需求足度相近的車流總延誤，得到圖 4-8 對比結(jié)果。表 4-4 模型優(yōu)化方案下四組車流平均延誤時間（s）交通流量情形 相位方案 總平均延誤時間情形 1方案 1 30.8方案 2 30.7

圖 4-8 兩種情形下兩個相位方案車流總延誤排序?qū)Ρ葓D（1）利用本章模型解決了案例交叉口多股搭接車流、相位設(shè)計較為復(fù)雜的方現(xiàn)行方案（方案 2）的配時問題。該模型是基于本文第三章提出的綠信比分配模型的進一步深化，其配時優(yōu)化結(jié)果與一般綠信比分配方法結(jié)果的對比優(yōu)勢已經(jīng)在第三章案例分析中體現(xiàn)，故在此不做贅述。由于兩組方案的搭接相位設(shè)計均能使交叉口獲得較高的進口道利用效率，并且對各股車流的流量變化有一定的魯棒性，因此不管在交通流量情形 1 還是情形 2，兩個方案利用本優(yōu)化模型計算的最佳配時均使案例交叉口仿真車流總平均延誤基本一致。（2）仿真結(jié)果顯示，在車流總平均延誤基本一致的情況下，不管哪種交通流量情形，優(yōu)化模型選出的最佳相位方案的總延誤較大的車流的延誤時間均明顯比另一個相位方案有所減少，其中在情形 1 時最佳相位方案（方案 1）最大總延誤的車流延誤時間較另一個相位方案減少 22.0%，次大總延誤的車流延誤時間較另一個相位方案減少 6.0%在情形 2 時最佳相位方案（方案 2）最大總延誤的車流延誤時間較另一個相位方案減少

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊兆升;曲鑫;林賜云;邴其春;龔勃文;;考慮低排放低延誤的交通信號優(yōu)化方法[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年10期

2 盧凱;劉永洋;吳煥;黃江輝;;非對稱通行條件下的雙向綠波協(xié)調(diào)控制數(shù)解算法[J];中國公路學(xué)報;2015年06期

3 馮遠靜;單敏;樂浩成;張貴軍;俞立;;綠波協(xié)調(diào)控制的子區(qū)動態(tài)劃分算法[J];控制理論與應(yīng)用;2014年08期

4 楊潔;過秀成;劉迎;梁浩;;城市交叉口群信號協(xié)調(diào)控制范圍動態(tài)劃分方法[J];交通運輸系統(tǒng)工程與信息;2014年03期

5 別一鳴;王琳虹;王殿海;宋現(xiàn)敏;;城市路網(wǎng)交通控制子區(qū)動態(tài)劃分策略[J];中國公路學(xué)報;2013年06期

6 李麗麗;姚榮涵;周紅媚;王鵬飛;;渠化可變導(dǎo)向車道交叉口預(yù)設(shè)信號配時優(yōu)化模型[J];吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2015年01期

7 張鵬;李文權(quán);常玉林;;基于Ring-Barrier相位的交叉口車道功能判分與信號配時協(xié)同優(yōu)化模型[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

8 首艷芳;徐建閩;;基于群體動力學(xué)的協(xié)調(diào)控制子區(qū)劃分[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年04期

9 齊馳;侯忠生;賈琰;;基于排隊長度均衡的交叉口信號配時優(yōu)化策略[J];控制與決策;2012年08期

10 盧凱;徐建閩;鄭淑鑒;王世明;;協(xié)調(diào)控制子區(qū)快速動態(tài)劃分方法研究[J];自動化學(xué)報;2012年02期

本文編號：2789807