道路交通干线的信号协调控制技术研究

论文摘要

干线交通信号协调控制是智能交通系统的重要组成部分,在缓解交通拥挤、提高路口路网的通行效率方面发挥着重要作用。本文以城市道路干线为主要研究对象,开展了对干线信号协调控制的研究,侧重研究了基于相位差优化的干线信号协调控制的实现方法。论文在详细介绍道路交通信号控制基本理论的基础上,研究和分析了干线信号协调控制常用的两种方法:最大绿波带法和最小延误法。通过分析车辆在城市干线交叉口的双向延误规律,从相对相位差的约束条件出发,以干线总延误最小为目标,建立了基于相位差优化的城市干线交通信号协调控制模型。在本文建立的相位差优化模型的基础上,讨论了干线交通控制参数的分层控制思想,以消除干线信号协调控制时输入参数与输出之间的耦合。并分析了城市干线交通信号的动态协调控制,给出了控制参数的动态调整表达式。对自适应遗传算法进行了理论研究,并实现其C++编程。在VC++6.0编程环境下,实现了干线交通信号协调控制的实验软件设计。在该实验软件上对本文建立的干线信号协调控制模型进行研究,得到优化后的相位差和干线总延误,并将所得结果同定时控制的结果进行比较分析。实验结果表明相位差优化后的干线总延误均小于定时控制的干线总延误,对干线上交叉口支路方向的延误影响也较小。证明了本文所建模型的有效性,所使用的自适应遗传算法在运算速度上能满足城市干线交通动态协调控制中相位差优化的实时性要求。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.2.3 存在的问题
• 1.3 论文主要工作
• 1.4 论文组织结构
• 2 道路交通信号控制的基础理论
• 2.1 道路交通信号控制的基本概念和评价指标
• 2.1.1 基本概念
• 2.1.2 控制参数
• 2.1.3 评价指标
• 2.2 城市道路交通信号控制的分类
• 2.2.1 按控制范围分类
• 2.2.2 按控制原理分类
• 2.3 典型的城市道路交通信号控制系统
• 2.4 本章小结
• 3 城市干线交通信号的协调控制
• 3.1 城市干线交通信号协调控制分析
• 3.1.1 控制参数分析
• 3.1.2 干线协调方式
• 3.2 城市干线交通信号协调控制的研究方法
• 3.2.1 时距图
• 3.2.2 最大绿波带法
• 3.2.3 最小延误法
• 3.3 城市干线交通信号协调控制模型的建立
• 3.3.1 模型建立的假设条件
• 3.3.2 模型的描述
• 3.3.3 上行方向的车辆延误模型
• 3.3.4 下行方向的车辆延误模型
• 3.4 城市干线交通信号的分层控制
• 3.4.1 分层控制思想的概述
• 3.4.2 控制参数分层控制的实现
• 3.5 城市干线交通信号的动态协调控制
• 3.6 本章小结
• 4 自适应遗传算法的理论知识
• 4.1 基本遗传算法
• 4.1.1 遗传算法的基本原理
• 4.1.2 遗传算法的设计要素
• 4.1.3 遗传算法的特点
• 4.1.4 遗传算法的应用
• 4.2 自适应遗传算法
• 4.3 本章小结
• 5 城市干线交通信号协调控制的实验研究
• 5.1 实验方案设计
• 5.1.1 干线交通设计
• 5.1.2 自适应遗传算法设计
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 实验过程
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 重庆市南滨路的干线信号协调控制研究
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录