公交信号优先控制理论与方法研究

论文摘要

随着全球经济的迅猛发展,城市化进程逐步加快,城市人口和机动车保有量大幅度增长,导致城市的交通需求急剧上升,城市交通需求与供给之间的矛盾日益突出,城市的交通拥堵问题越来越严重。同时,由于道路资源有限,城市交通基础设施的建设远远跟不上城市交通发展的步伐。在城市化和机动化的双重压力下,城市交通问题亟待解决。面对如此严峻的城市交通问题,公交优先成为解决城市交通拥堵问题的有效途径之一。而公交信号优先技术是实现公交优先战略的重要技术。因此本论文将研究交叉口的公交信号优先控制方法。主要的研究内容如下:首先,论文对国内外关于公交信号优先控制方面的研究现状做了一定的综述,在此基础上,详细阐述了公交优先的概念和内涵,以及公交优先技术空间优先和时间优先的具体理论方法。介绍了公交专用道和专用进口道的设置条件、设计方法。介绍了现有的车辆检测技术,并分析了各自优缺点。其次,论文以单个公交车辆为对象,研究公交信号优先控制的基本模型,建立了以交叉口人总延误为控制目标的效益函数,在两种常见的控制方式下详细分析了实施公交优先的延误过程及其控制流程。但是我国的城市交通需求量大,公交车发流量较大,多个方向的公交车流同时驶向交叉口的现象较普遍。因此本文根据实际的交通现状,采用智能控制理论中的自学习控制方法,以人总延误最小为优化目标,设计了基于Q学习方法的公交信号优先控制方案。最后,论文以某一实际交叉口为分析对象,通过实时检测其交通流状态信息,以论文核心部分提出的公交信号优先自学习控制的方法得到交叉口的延误,并通过MATLAB软件对该算法和定时控制方式进行仿真实验,结果表明该算法可以有效地减少车辆和人在交叉口的平均延误。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 公交信号优先的控制系统
• 1.2.2 公交信号优先控制策略
• 1.2.3 公交优先信号控制算法研究
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.4 本章小结
• 第二章 公交优先及实现方法
• 2.1 公交优先的定义及其内涵
• 2.1.1 公交优先的定义
• 2.1.2 公交优先的内涵
• 2.1.3 公交优先的优点
• 2.2 公交优先的措施
• 2.3 公交优先分类
• 2.4 公交专用道技术
• 2.4.1 公交专用道设置条件
• 2.4.2 公交专用道的设置形式
• 2.5 公交专用进口道技术
• 2.5.1 专用进口道设置条件及原则
• 2.5.2 进口专用道设置形式
• 2.6 公交信号优先
• 2.6.1 主动优先
• 2.6.2 被动优先
• 2.7 本章小结
• 第三章 车辆检测技术
• 3.1 基于感应线圈的车辆检测技术
• 3.2 基于微波的车辆检测技术
• 3.3 基于视频的车辆检测技术
• 3.4 基于RFID 的车辆检测技术
• 3.5 基于GPS 的车辆检测技术
• 3.6 检测技术的分析与建议
• 3.7 本章小结
• 第四章 公交信号优先控制基本模型
• 4.1 交通信号的描述
• 4.2 目标函数及延误分析
• 4.2.1 普通信号控制的目标函数
• 4.2.2 实施公交优先的目标函数
• 4.2.3 绿灯延长策略
• 4.2.4 绿灯提前启亮策略
• 4.3 公交信号优先控制逻辑设计
• 4.4 控制策略的分析建议
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于车流的公交信号优先控制方法
• 5.1 目标函数
• 5.2 算法解析
• 5.3 Q 学习算法基本理论概述
• 5.3.1 Q 学习方法
• 5.3.2 基于BP 神经网络的Q 学习方法
• 5.4 单路口公交信号优先控制的Q 学习设计
• 5.4.1 交通状态描述
• 5.4.2 选择动作集
• 5.4.3 行为选择策略
• 5.4.4 Q 值存储网络
• 5.4.5 模糊逻辑多目标奖惩函数设计
• 5.5 算法流程
• 5.6 本章小结
• 第六章 公交信号优先控制仿真实验
• 6.1 交叉口道路现状的描述
• 6.2 实验数据
• 6.3 公交信号优先控制的实验计算过程
• 6.4 公交信号优先控制算法仿真实验
• 6.4.1 参数的确定
• 6.4.2 公交信号优先控制算法仿真步骤及结果
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文结论
• 7.2 论文展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果
• 附录