城市交通信號控制系統(tǒng)動態(tài)協(xié)調(diào)關(guān)鍵問題研究.pdf

1、在許多國家的城市中，出現(xiàn)了多個交通信號控制系統(tǒng)并存的問題。這些交通信號控制系統(tǒng)不僅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式互不相同，內(nèi)部傳遞信息的格式互不相同，而且他們擁有的控制算法和控制效果也各有千秋。如何將這些信號控制系統(tǒng)進行有效的協(xié)調(diào)，以滿足對城市交通較好的協(xié)調(diào)控制的目的是本論文重點研究的內(nèi)容。與以往研究城市交通協(xié)調(diào)控制單純從控制算法出發(fā)不同，本論文對城市交通信號協(xié)調(diào)控制從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部信息傳遞和控制算法的角度出發(fā)，比較深入地進行了研究。 論文首先對

2、城市交通信號控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史進行了回顧，對由于計算機技術(shù)的興起，而導致的交通信號控制設(shè)備和通信的發(fā)展進行了介紹，對交通信號控制算法的進展情況作了總結(jié)。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出了目前許多城市面臨的問題：如何有效地管理、協(xié)調(diào)多個交通信號控制系統(tǒng)，并根據(jù)交通需求動態(tài)實現(xiàn)城市交通信號協(xié)調(diào)控制。因此，提出了本論文進行研究的三個方面的關(guān)鍵問題：交通信號控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的結(jié)構(gòu)形式研究、交通信號控制系統(tǒng)通信語法結(jié)構(gòu)模型研究、交通信號控制系統(tǒng)控制子區(qū)動

3、態(tài)劃分算法研究。 論文對國內(nèi)外幾個典型的交通信號控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)進行了總結(jié)分析，由于這些控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)各有不同，而且由于信號控制系統(tǒng)的建設(shè)時間跨度大，因此在城市中必定會出現(xiàn)幾個不同層次結(jié)構(gòu)的交通信號控制系統(tǒng)同時存在的現(xiàn)象。為了給各個系統(tǒng)之間建立有機的聯(lián)系，應(yīng)當將這些系統(tǒng)進行集成，形成一個可以相互融合相互協(xié)調(diào)的統(tǒng)一整體。為此，提出了建立多層分布式交通信號控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念。 選擇一個較好的方法來建立控制系統(tǒng)的合理結(jié)構(gòu)

4、是必要的。面向過程的方法由于結(jié)果容易被理解，而且不需要使用專門的工具來生成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此經(jīng)常被選用來進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建立。遵循面向過程的方法的五個步驟：了解用戶需求、建立系統(tǒng)關(guān)聯(lián)組成部分、功能結(jié)構(gòu)建立、物理結(jié)構(gòu)建立和最終的實施，論文最終建立了多層分布式的交通信號控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)既能夠兼容多個交通信號控制系統(tǒng)，又能夠發(fā)揮交通信號控制系統(tǒng)的功能。建立的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當符合城市交通信號控制的特點，由于原有的屬地式的交通控制方式和靜態(tài)交通信號控

5、制方式不能夠適應(yīng)城市不斷變化的交通需求和協(xié)調(diào)控制的需求，因此要求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能夠在控制層次上做到清晰合理，而且能夠適應(yīng)交通控制動態(tài)變化的需要。通過對這些需求的分析，驗證了建立的多層分布式交通信號控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性。 接下來論文對信號控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)所需的通信技術(shù)進行了研究。由于XML在各個領(lǐng)域，包括交通領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，因此就XML的交通信號控制語法結(jié)構(gòu)模型進行了研究?；赬ML的信號控制標記語言SignalML(SignalM

6、arkupLanguage)是一種統(tǒng)一描述、包裝、存儲以及傳遞信號控制數(shù)據(jù)的格式標準，便于不同路口的信號控制器可以基于這一標準方便的進行信號控制、信息的交換和共享。SignalML的建立將使信號控制數(shù)據(jù)與軟件平臺和信號控制器廠商分離，使不同類型的平臺之間數(shù)據(jù)傳輸變的方便、實時。本論文從文檔和圖論兩個角度對SignalML的語法結(jié)構(gòu)模型進行了探討，并開發(fā)了通信板卡，實現(xiàn)了信息的有效傳遞。 論文最后對交通信號控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制子區(qū)劃分

7、和優(yōu)化進行了研究。通過對已有的控制子區(qū)劃分方法的分析，給出了城市交通信號控制區(qū)域劃分的原則和控制子區(qū)的劃分過程，并且初步給出了交通信號控制執(zhí)行子區(qū)的劃分方法：交通信號控制執(zhí)行子區(qū)的形狀、交通信號控制執(zhí)行子區(qū)的劃分方法和過程、交通信號控制執(zhí)行子區(qū)目標函數(shù)和優(yōu)化研究。 論文把博弈問題中的隨機結(jié)盟對策和人工智能產(chǎn)生式系統(tǒng)引入到了交通信號控制子區(qū)的劃分和優(yōu)化中。首先對隨機結(jié)盟對策的概念進行了介紹，然后對隨機結(jié)盟問題的基本算法和搜索策略進