论文题目: 城市交通网络动态交通流模型和交通信号智能控制研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 交通信息工程及控制
作者: 李艳
导师: 樊晓平
关键词: 城市交通信号控制,动态交通流模型,自适应模糊控制,区域协调控制
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 城市交通信号控制是智能交通系统(ITS)的重要组成部分。城市交通信号控制是通过实时自适应控制交通信号,对交通流进行调节、警告和诱导以达到改善人和货物的安全运输,提高运营效率。其目标在于更好地利用现有的交通能力,提高交通流的安全性、快速性和舒适性。然而现有的交通控制系统并不能有效地实现上述目标,对交通高峰时段造成的交通拥堵以及瓶颈路段,仍然需要人工干预;交通信息管理系统的落后经常造成交通管理滞后,带来更多的车辆延误和燃料消耗。 本文首先从城市交通流动态模型着手,深入分析宏观交通流理论与微观跟驰理论的各自特点和相互关系。宏观交通流模型CTM采用宏观交通流的参数平均值来描述动态的车辆运行特性,因而只能起到描述交通网络中宏观交通流的作用,而对于某一时刻特定路口的交通流动态特性则无能为力。针对这一缺点,本文利用交通波理论并结合车辆微观跟驰理论,对已有交通流模型CTM进行改进,使之适应城市交通流动态特性,并将其改进模型ICTM应用于城市交通信号控制中,对路口信号控制下的交通流数据进行动态更新。并为论文后续信号控制方法研究和交通网络信号控制奠定基础。 在应用动态交通流模型对孤立交叉路口建模的基础上,采用遗传算法的寻优能力对模糊信号控制器的规则进行优化,并应用于路口信号控制,仿真结果表明基于遗传算法进行规则优化的模糊信号控制器,提高了系统的控制性能指标。 为改善模糊控制器的系统性能,设计了具有控制功能和学习能力的自适应模糊控制器。利用模糊闭环关系矩阵,分析模糊系统的稳定条件,证明本文提出的自适应模糊信号控制器在孤立路口信号控制中是稳定的。同时在仿真结果分析中显示出控制器的规则自调整能力。与感应控制的信号配时结果进行比较,自适应模糊控制器明显地减少了系统车辆延误时间,
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 城市交通信号控制的研究意义
1．2 交通流模型
1．2．1 交通特性统计分布模型
1．2．2 交通流参数关系模型
1．2．3 微观车辆跟驰理论与模型
1．2．4 交通流体力学与运动学模型
1．3 交通信号控制
1．3．1 传统的交通控制方法
1．3．2 动态自适应交通控制系统
1．4 智能交通信号控制方法
1．4．1 模糊逻辑在交通信号控制中的应用
1．4．2 神经网络在交通信号控制中的应用
1．4．3 遗传算法在交通信号控制中的应用
1．5 论文主要工作
1．6 本文结构
第二章 城市道路网络交通流模型及其控制模型
2．1 引言
2．2 基本理论介绍
2．2．1 根据交通波理论分析车队停车波和起动波
2．2．2 微观跟驰理论及其应用
2．2．3 运用交通波理论和微观跟驰理论分析交通流动态运行过程
2．3 多路口CTM改进模型
2．3．1 交通流模型CTM介绍
2．3．2 路口CTM模型交通流动态特性分析
2．3．3 改进的ICTM模型
2．3．4 瓶颈路段模型
2．4 CTM改进模型—ICTM模型在路口交通流建模中的应用
2．4．1 ICTM模型在单交叉路口交通流建模中的应用
2．4．2 区域CTM动态交通流模型设计原则
2．5 结论
第三章 单交叉路口智能信号控制方法研究与优化
3．1 引言
3．2 基于模糊控制的路口四相位信号配时控制
3．2．1 单交叉路口四相位信号设置
3．2．2 信号控制策略
3．2．3 车辆延误计算
3．2．4 仿真实现
3．3 基于遗传算法的复杂信号路口配时方法研究
3．3．1 遗传算法简介
3．3．2 单交叉路口交通流动态模型
3．3．3 遗传算法优化配时控制
3．3．4 仿真研究
3．4 基于遗传算法的信号模糊控制器规则优化
3．4．1 引言
3．4．2 单个交叉口信号模糊控制
3．4．3 改进的遗传算法
3．4．4 仿真研究
3．5 结论
第四章 单路口自适应模糊信号控制器设计与稳定性分析
4．1 引言
4．2 自适应模糊控制器的设计
4．2．1 绿灯相位增益模块
4．2．2 红灯相位损失模块
4．2．3 绿灯时间延长模块
4．2．4 自适应律模块
4．3 模糊关系矩阵分析法描述
4．4 单路口信号控制系统稳定性分析
4．5 仿真研究
4．6 结论
第五章 多交通路口的自适应模糊信号控制器设计
5．1 引言
5．2 路口车辆的相关性分析
5．2．1 相邻路口车流量影响
5．2．2 路口车流量计算
5．2．3 权系数模糊控制器的设计
5．3 多路口交通流动态运行特性
5．4 控制流程与仿真结果
5．5 结论
第六章 城市交通网络区域控制的应用研究
6．1 引言
6．2 基于多智能体的城市交通控制系统
6．3 城市区域交通建模实例
6．3．1 实际路口交通流检测
6．3．2 城市交通区域的划分和区域控制设计原则
6．4 区域协调控制应用实例
6．4．1 区域内部各路口协调控制应用实例
6．4．2 区域间协调控制应用实例
6．5 结论
第七章 结论与展望
附录 交通流检测视频截图与数据说明
参考文献
攻读博士学位期间完成论文情况
致谢
发布时间: 2006-03-28
参考文献
- [1].几类推广交通流模型的分析及其应用[D]. 曹金亮.西北工业大学2016
- [2].基于交通信息的宏观交通流模型研究[D]. 王艳红.北京交通大学2017
- [3].关于交通流模型中的若干问题[D]. 欧忠辉.复旦大学2005
- [4].交通仿真系统的并行计算、智能优化和混杂模型研究[D]. 刘泓.浙江大学2006
- [5].交通流模型的研究[D]. 付传技.中国科学技术大学2007
- [6].基于元胞自动机的交通流模型研究[D]. 邹杰.山东科技大学2007
- [7].汽车自适应巡航控制及相应宏观交通流模型研究[D]. 罗莉华.浙江大学2011
- [8].基于元胞传输机制的交通流中观模型研究[D]. 刘喜敏.上海大学2013
- [9].基于Lagrange坐标的交通流模型的稳态解与瓶颈效应[D]. 吴春秀.上海大学2012
- [10].元胞自动机交通流模型中的相变现象和解析研究[D]. 丁中俊.中国科学技术大学2012
标签：城市交通信号控制论文; 动态交通流模型论文; 自适应模糊控制论文; 区域协调控制论文;