單點(diǎn)交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)研究.pdf

1、本文對(duì)單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口混合交通流的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)進(jìn)行了研究。文章通過(guò)回顧和總結(jié)國(guó)內(nèi)外交叉口交通流模型研究、交叉口信號(hào)控制方法和控制效果評(píng)價(jià)技術(shù)研究三個(gè)方面的文獻(xiàn)，明確本次研究的方向和重點(diǎn)，制定研究方法和技術(shù)路線，確立預(yù)期完成的研究任務(wù)和目標(biāo)。 文章通過(guò)分析信號(hào)交叉口內(nèi)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人三種交通流的特性，尤其是自行車、行人交通流的特性以及機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距的分布特性；建立交叉口非機(jī)動(dòng)車到達(dá)模型、非機(jī)動(dòng)車膨脹模型、非機(jī)動(dòng)車消散模

2、型、行人過(guò)街最長(zhǎng)等待紅燈時(shí)間模型和行人過(guò)街平均等待時(shí)間模型；研究分析機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車的通行能力、延誤、服務(wù)水平的計(jì)算方法和模型；研究分析行人過(guò)街設(shè)施的通行能力、服務(wù)水平及行人過(guò)街等待時(shí)間的計(jì)算方法和模型，并以南京市太平北路—珠江路交叉口為例，對(duì)上述方法和模型進(jìn)行實(shí)證分析；利用交通流的沖突分析方法和間隙接受理論，對(duì)信號(hào)交叉口內(nèi)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人交通流的各種沖突作出了分析，尤其是對(duì)左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車與直行機(jī)動(dòng)車之間的沖突、左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車與直行機(jī)動(dòng)

3、車之間的沖突以及轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)車與行人的沖突進(jìn)行定性和定量研究，建立了左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車穿越對(duì)向直行機(jī)動(dòng)車的臨界間隙模型、左轉(zhuǎn)車輛穿越數(shù)及滯留數(shù)計(jì)算模型；建立了左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車穿越本向直行機(jī)動(dòng)車的臨界間隙模型、左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車穿越數(shù)及等待通行數(shù)計(jì)算模型；建立了過(guò)街行人穿越左右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車的臨界間隙模型、行人穿越數(shù)及等待通行數(shù)計(jì)算模型、行人過(guò)街時(shí)間模型；并通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)算，對(duì)這些模型參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。這些工作為單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口混合交通流的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制奠定了理論基礎(chǔ)。

4、 本文系統(tǒng)地研究信號(hào)交叉口混合交通流的空間渠化、最優(yōu)相位數(shù)、相位設(shè)計(jì)、最佳周期時(shí)長(zhǎng)、信號(hào)配時(shí)、相序銜接等工作所依據(jù)的原則和方法，基于圖論知識(shí)提出確定十字交叉口最優(yōu)相位數(shù)的方法；建立基于有序樣本動(dòng)態(tài)聚類的信號(hào)相位相序組合優(yōu)化模型；根據(jù)信號(hào)控制交叉口通行能力及沖突分析，建立非機(jī)動(dòng)車、行人的綠間隔及專用相位的計(jì)算模型；并以南京市太平北路—珠江路交叉口為實(shí)例，對(duì)該交叉口的信號(hào)相位組合和相序優(yōu)化以及對(duì)其行人、非機(jī)動(dòng)車交通流控制方式、信號(hào)配

5、時(shí)進(jìn)行了全面地實(shí)證分析研究，從而驗(yàn)證了上述模型方法；另外，從交通流協(xié)調(diào)優(yōu)化的角度出發(fā)，分別根據(jù)機(jī)動(dòng)車通行能力最大、混合交通流沖突條件下的車輛延誤最小、考慮交通連續(xù)性的車輛延誤最小等不同的目標(biāo)，建立相應(yīng)的信號(hào)控制交叉口優(yōu)化模型，結(jié)合遺傳算法、梯度法、混沌優(yōu)化算法、黃金分割法等優(yōu)化方法，通過(guò)它們的有效組合，設(shè)計(jì)了三個(gè)優(yōu)化模型算法，并用MATLAB作為編程計(jì)算工具，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化模型的計(jì)算；通過(guò)一個(gè)實(shí)例，分析了三種不同優(yōu)化模型算法的特點(diǎn)，演示了相

6、位相序組合優(yōu)化及信號(hào)控制參數(shù)優(yōu)化的全過(guò)程，并將優(yōu)化后機(jī)動(dòng)車的通行能力、平均延誤、總延誤與優(yōu)化前的作比較，將優(yōu)化后非機(jī)動(dòng)車的平均延誤、總算誤與優(yōu)化前的作比較，將優(yōu)化后行人的平均過(guò)街等待時(shí)間、最長(zhǎng)過(guò)街等待時(shí)間與優(yōu)化前作比較，結(jié)果表明，優(yōu)化效果明顯。最后，探討了混合交通流控制技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則和評(píng)價(jià)方法，充實(shí)了自行車、行人影響機(jī)動(dòng)車綠初損失的計(jì)算模型，自行車影響機(jī)動(dòng)車飽和流量及通行能力的修正計(jì)算模型。通過(guò)計(jì)算比較南京市太平北路—珠江路交叉