城市交通信号系统智能控制策略研究

城市交通信号系统智能控制策略研究

论文摘要

城市交通拥堵的加剧导致了车辆延误增加、交通事故频发、环境恶化等诸多问题,已成为世界各国城市发展共同面临的社会问题。智能交通系统是解决交通拥堵问题的重要途径,城市交通信号控制是当前控制领域和交通工程领域的研究热点之一,也是智能交通系统的重要组成部分。由于城市交通系统本身的强非线性、随机性、时变性特点,以精确数学模型为基础的传统控制方法效果并不理想,因此人工智能的方法愈来愈受到人们的重视。本文从控制科学的角度出发,融合了模糊逻辑和遗传算法、人工神经网络等人工智能理论,对城市交通信号系统的智能控制展开了深入研究,以缓解城市交通拥堵带来的危害。论文取得了以下主要成果:①提出了基于交通强度的单交叉口交通信号控制控制算法该算法突破了以红灯相位和绿灯相位上下游交叉口之间车辆数为模糊控制器输入变量的局限性,还综合了绿灯期间的流率比、红灯持续时间,因此更客观地反映了交叉口各相位车流通行需求的紧急程度。仿真结果表明,本文控制方法比仅考虑车辆排队长度的控制方法更有效地减小了交叉口车辆平均延误。②提出了一种相邻交叉口交通信号协调控制算法该算法以中间路段车流量作为协调变量,综合交叉口各相位的交通流状况,确定候选绿灯相位,通过模糊推理确定是否延长当前绿灯相位。仿真结果表明该算法能有效减小交叉口的车辆平均延误。③提出了一种干道交通信号两级协调控制算法该算法以相邻交叉口中间路段上的车流量为协调变量,对各相位绿灯延长时间进行调整。该算法突破了绿波带控制方法需要统一各交叉口信号周期长度的局限性。仿真结果表明,该方法比绿波带控制方法更有效减小交叉口的车辆平均延误。④提出了一种区域交通信号分布式协调控制算法该算法根据分布式控制原则,不需要统一区域内交叉口的信号周期,而是根据相邻交叉口中间路段的车流量和本交叉口的交通流情况进行协调控制,提高了控制的灵活性和实时性。⑤提出了基于遗传神经网络的短时交通流预测方法该预测方法以均方误差作为预测性能评价指标,同时考虑了交通流的时间相关性和空间相关性,并利用遗传算法优化网络的初始权值和阈值。预测结果表明了该方法的有效性。总之,本文在有机结合模糊逻辑、遗传算法和神经网络等人工智能理论的基础上,对城市交通信号控制进行了深入的研究,提高了控制的灵活性和实时性,有效减小了车辆平均延误。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 论文选题背景
  • 1.1.1 城市交通拥堵问题
  • 1.1.2 城市交通拥堵问题的对策
  • 1.2 交通信号控制的目的和任务
  • 1.3 城市交通信号控制的发展概况
  • 1.3.1 国外交通信号控制的发展概况
  • 1.3.2 国内交通信号控制的发展概况
  • 1.3.3 现有方法的缺点
  • 1.3.4 城市交通信号控制技术的最新进展和发展趋势
  • 1.4 本文研究思路
  • 1.5 论文的主要工作
  • 1.6 论文的结构安排
  • 2 城市交通信号控制基本理论
  • 2.1 引言
  • 2.2 交通流参数的统计分布
  • 2.2.1 描述交通流运行状态的基本参数
  • 2.2.2 交通流参数的统计分布规律
  • 2.3 城市交通信号控制参数和控制方式
  • 2.3.1 交通信号控制参数的种类和功能
  • 2.3.2 交通信号控制方式的种类和功能
  • 2.4 交叉口交通信号灯设置依据
  • 2.4.1 交叉口设置信号控制的利弊
  • 2.4.2 设置交通信号控制的理论分析方法
  • 2.4.3 交通信号灯的设置条件
  • 2.5 交通信号控制的性能评价指标
  • 2.6 模糊控制基本理论
  • 2.6.1 模糊控制简介
  • 2.6.2 模糊控制基本原理
  • 2.6.3 模糊控制在交通信号控制中的应用
  • 2.7 遗传算法基本理论
  • 2.7.1 遗传算法简介
  • 2.7.2 遗传算法基本原理
  • 2.7.3 遗传算法的收敛性
  • 2.7.4 遗传算法在交通信号控制中的应用
  • 2.8 本章小结
  • 3 基于交通强度的单交叉口交通信号控制策略研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 四相位交叉口几何模型描述
  • 3.3 交叉口车辆平均延误计算模型
  • 3.4 单交叉口交通信号模糊控制策略
  • 3.4.1 模糊控制算法
  • 3.4.2 模糊控制器的设计
  • 3.4.3 仿真分析
  • 3.5 基于改进遗传算法优化的交通信号模糊控制
  • 3.5.1 改进的遗传算法
  • 3.5.2 仿真分析
  • 3.6 本章小结
  • 4 两相邻交叉口交通信号协调控制策略研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 相邻交叉口模型及其分析
  • 4.2.1 相邻交叉口几何模型描述
  • 4.2.2 相邻交叉口之间交通流量的相关性分析
  • 4.3 相邻交叉口交通信号模糊协调控制策略
  • 4.4 模糊控制器的优化设计
  • 4.4.1 变量的模糊化
  • 4.4.2 模糊控制规则的确定
  • 4.4.3 基于遗传算法的模糊控制器优化
  • 4.4.4 反模糊化
  • 4.5 仿真及分析
  • 4.6 本章小结
  • 5 城市干道交通信号两级协调控制策略研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 干道交通模型描述
  • 5.3 干道交通信号两级模糊协调控制策略
  • 5.3.1 两级模糊协调控制原理
  • 5.3.2 两级模糊协调控制算法
  • 5.4 模糊控制器的设计
  • 5.4.1 控制级模糊控制器设计
  • 5.4.2 协调级模糊控制器设计
  • 5.5 仿真分析
  • 5.6 本章小结
  • 6 城市区域交通信号分布式协调控制策略研究
  • 6.1 引言
  • 6.2 区域交模型描述
  • 6.3 区域交通信号分布式模糊协调控制策略
  • 6.4 模糊控制器的设计
  • 6.4.1 相位选择模块
  • 6.4.2 绿灯延时模块
  • 6.4.3 相位切换模块
  • 6.5 仿真分析
  • 6.6 本章小结
  • 7 基于遗传神经网络的短时交通流预测
  • 7.1 引言
  • 7.1.1 多点短时交通流预测
  • 7.1.2 单点短时交通流预测
  • 7.2 遗传神经网络预测模型
  • 7.2.1 BP 算法描述
  • 7.2.2 L-M 算法描述
  • 7.2.3 基于遗传算法优化的BP 神经网络
  • 7.2.4 遗传神经网络预测算法
  • 7.3 预测实例分析
  • 7.4 本章小结
  • 8 结论与展望
  • 8.1 全文工作总结
  • 8.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录A 作者在攻读学位期间发表的论文
  • 附录B 作者在攻读学位期间参加的科研项目
  • 相关论文文献

    • [1].城市道路网关键交叉口识别研究[J]. 交通科技 2019(06)
    • [2].自动驾驶环境下面向交叉口自由转向车道的交通控制模型[J]. 中国公路学报 2019(12)
    • [3].基于网络综合效益的交叉口公交信号优先[J]. 交通与运输 2020(01)
    • [4].精细化交叉口数据模型的建模方法[J]. 计算机应用研究 2020(04)
    • [5].区域交叉口交通拥堵传播规律挖掘方法研究[J]. 河北工业科技 2020(03)
    • [6].钩形弯交叉口信号协同控制优化方法研究[J]. 山东科学 2020(03)
    • [7].城市异型交叉口改造方案研究[J]. 福建建材 2020(04)
    • [8].连续流交叉口几何模型研究[J]. 交通节能与环保 2020(03)
    • [9].五路交叉口的研究[J]. 智能城市 2020(12)
    • [10].结合车速引导的单点交叉口公交优先信号控制方法[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版) 2020(03)
    • [11].老旧小区小半径交叉口研究[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版) 2020(03)
    • [12].基于公交优先与综合待行区的交叉口信号控制研究[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版) 2020(08)
    • [13].城市道路组合型交叉口交通组织优化设计[J]. 交通与运输 2020(S1)
    • [14].滨江桥梁桥后异形交叉口的交通优化[J]. 交通与运输 2020(S2)
    • [15].结合车速引导的相邻交叉口公交信号优先协调控制方法[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版) 2020(04)
    • [16].T型交叉口借道左转设置研究[J]. 山东交通科技 2020(04)
    • [17].基于航拍视频的复杂交叉口交通调查研究[J]. 物流技术 2020(08)
    • [18].过饱和交叉口群信号优化研究[J]. 物流科技 2019(11)
    • [19].大型Y型交叉口二次停车模型适用性分析[J]. 莆田学院学报 2019(05)
    • [20].城市道路交叉口交通组织问题研究——以金华市师大街与玉泉西路交叉口为例[J]. 劳动保障世界 2018(08)
    • [21].城市道路多交叉口协调控制方案设计与仿真研究[J]. 科技创新与应用 2016(36)
    • [22].马鞍山市康乐路与花园路交叉口交通改善设计[J]. 安徽冶金科技职业学院学报 2017(01)
    • [23].平面畸形交叉口交通组织的优化思路[J]. 交通与运输 2017(02)
    • [24].交叉口群交通组织及信号配时设计[J]. 山东工业技术 2017(09)
    • [25].友谊路与兴源道交叉口运行有轨电车可行性研究[J]. 科技资讯 2017(20)
    • [26].基于老城区特殊交叉口信号优化研究[J]. 城市公共交通 2017(03)
    • [27].友谊路与长宁道交叉口运行有轨电车可行性研究[J]. 科技资讯 2017(21)
    • [28].基于正交试验的城市信控交叉口仿真分析及优化[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版) 2017(08)
    • [29].A型群组式畸形交叉口信号优化策略研究[J]. 交通工程 2017(05)
    • [30].国外新型交叉口的设计与应用[J]. 中国市政工程 2016(04)

    标签:;  ;  ;  ;  ;  

    城市交通信号系统智能控制策略研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢