基于車輛延誤理論的多態(tài)交通流信號控制研究.pdf

1、信號交叉口交通流受駕駛技術(shù)、交通組成、信號控制、交通管理、交通環(huán)境等諸多因素影響，導致交通流在時間和空間內(nèi)通常具有多態(tài)特征。現(xiàn)有的信號控制方法因未能充分考慮交叉口交通流分布特征，造成交叉口成為道路網(wǎng)絡(luò)交通延誤增長的主要區(qū)域，影響整個路網(wǎng)的運營效益。為了解決現(xiàn)有的控制方法不能適應(yīng)多態(tài)交通條件下交叉口信號控制問題，本文依托國家自然科學基金項目《混合交通環(huán)境下行駛工況的仿真及控制策略研究》(No.70771036)和《平面交叉口交通流片段仿真

2、及管理措施實證研究》(No.71071044)課題，通過分析多態(tài)交通流特性，研究交叉口通行能力模型及交通流預(yù)測方法，進一步提出多態(tài)交通條件下交叉口信號控制方法及延誤分析理論。本文研究工作主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 (1)通過分析多態(tài)交通流時間和空間分布多態(tài)特性，從人、車、路三個方面分析影響交通流多態(tài)特性影響因素；提出了多態(tài)交通流與相對穩(wěn)態(tài)交通流的界定方法，標定了車頭時距、交通流量兩項統(tǒng)計指標的界限值。
　　 (2)結(jié)

3、合稠密特性函數(shù)可以任意精度逼近任何分布特征數(shù)據(jù)的特點，引入稠密性無限混合Gamma分布函數(shù)，提出了基于極大似然算法的交通流車頭時距擬合方法，并通過實際調(diào)查數(shù)據(jù)證明了擬合方法的精確性。
　　 (3)基于可穿越間隙理論，采用無限混合Erlang稠密性分布函數(shù)，分析了次要道路交通流可穿越主路交通流車頭空隙的概率，建立了無信號交叉口通行能力模型。
　　 (4)基于小波分析理論，采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Markov鏈預(yù)測方法，建立了短

4、時多態(tài)交通流組合預(yù)測模型。
　　 (5)根據(jù)多態(tài)交通流在日交通流量統(tǒng)計序列的變化特性，通過小波分析對日交通流量序列信號進行降噪處理，結(jié)合F.Webster-B.Cobber信號配時理論提出了多態(tài)交通特性信號交叉口控制時段劃分方法。
　　 (6)根據(jù)交叉口多態(tài)交通流分布特征和時空資源條件，分定時控制、感應(yīng)控制和預(yù)測控制三種類型提出了信號控制方法：
　　 ①針對非對稱多態(tài)交通流交叉口，根據(jù)交通流量通過調(diào)整交叉口空間資

5、源，利用相位優(yōu)化技術(shù)提出了交叉口信號伴隨相位定時控制方法。
　　 ②針對交通流量多變、進口車道較少的小型交叉口，基于交叉口車輛排隊理論建立了交叉口每相位主流向通行綜合效益PI函數(shù)，依據(jù)交叉口流向沖突關(guān)系，提出了相位自組織優(yōu)化的交叉口感應(yīng)信號控制方法。
　　 ③針對進口車道較多的多態(tài)交通交叉口，通過在交叉口進口設(shè)置多功能進口車道，依據(jù)排隊理論和多態(tài)交通流預(yù)測結(jié)果，建立以交叉口總運行延誤最小為優(yōu)化目標的多功能車道流向選取模型

6、。在相位有效綠燈時間滿足最大排隊長度通行條件下，滾動優(yōu)化每相位并逐步實施，提出了設(shè)置多功能車道的交叉口時空資源動態(tài)優(yōu)化的預(yù)測控制方法。
　　 (7)基于隨機過程理論，提出了多態(tài)交通流量稠密特性函數(shù)概率統(tǒng)計方法；結(jié)合定時控制、感應(yīng)控制與預(yù)測控制不同策略下信號相位變化狀態(tài)，建立了多態(tài)交通流信號控制延誤模型。
　　 (8)使用Vissim及相關(guān)軟件對多態(tài)交通流信號控制方法和延誤分析理論進行仿真，證明了控制方法的有效性和延誤分析