城市交通干道的交叉口信號控制方法研究.pdf

1、隨著城市道路交通中干道的擁堵情況日益嚴(yán)重，道路交叉口的控制信號優(yōu)化問題被人們越來越重視。本文針對城市干道的擁堵問題，優(yōu)化了綜合效率指標(biāo)以及尋優(yōu)方法，設(shè)計了信號決策方案。結(jié)合信號決策方法，設(shè)計了首個交叉口信號的反饋控制策略。并拓展了所設(shè)計的控制策略，使控制方法可以抑制溢流現(xiàn)象。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、沤Y(jié)合優(yōu)化的綜合效率指標(biāo)，設(shè)計了交叉口信號配時的尋優(yōu)方法。針對城市道路中車隊(duì)到達(dá)下游路口的不同時間，分別設(shè)計了相應(yīng)的隸屬度函數(shù)，整合

2、了不同車隊(duì)到達(dá)類型的延誤模型，使得綜合模型可以計算車隊(duì)在周期中任意一個時間點(diǎn)到達(dá)下游路口的平均延誤時間。在交叉口信號的尋優(yōu)過程中，針對爬山法所存在的可能陷入局部最小值的情況，增加了外循環(huán)的搜索機(jī)制，提高了算法搜索全局最優(yōu)值的能力，并利用通用測試函數(shù)檢測算法性能。在仿真結(jié)果中，對比了所提出的控制策略與固定配時的控制效果，驗(yàn)證了所提出方法的有效性。
　?、茷榱私鉀Q信號尋優(yōu)方法抵抗系統(tǒng)參數(shù)變化能力弱的特點(diǎn)，設(shè)計了帶有Petri網(wǎng)的自適應(yīng)

3、控制方法。在模型設(shè)計中，提出token變遷的概念，擴(kuò)展了Petri網(wǎng)的部分理論。利用該理論，設(shè)計了城市道路交叉口的Petri網(wǎng)模型，加入附加相位以及臨時等待區(qū)的模塊，使得模型更加的符合實(shí)際情況。將設(shè)計的Petri網(wǎng)模型用作參考模型，結(jié)合優(yōu)化的信號決策方法，創(chuàng)新性地設(shè)計了用于交叉口信號的自適應(yīng)控制方法。首次在信號配時中引入反饋控制，增加了交叉口信號控制系統(tǒng)對車流量的擾動以及系統(tǒng)參數(shù)變化的抵抗能力，并利用李雅普諾夫函數(shù)推導(dǎo)了帶有Petri網(wǎng)

4、的自適應(yīng)控制策略的穩(wěn)定條件。同時，采用最小二乘支持向量機(jī)，預(yù)測車流量的變化，優(yōu)化了控制策略。在仿真中，實(shí)際采集車流量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了所設(shè)計的Petri網(wǎng)模型以及控制策略的有效性。
　?、沁M(jìn)一步拓展帶有Petri網(wǎng)的自適應(yīng)控制方法，針對城市路網(wǎng)的溢流現(xiàn)象，在Petri網(wǎng)模型中增加了信號切換模塊以及防止車道溢流模塊。并且優(yōu)化了模型參考自適應(yīng)方法，使得排隊(duì)等待車輛能夠穩(wěn)定在期望值左右。在仿真過程中，驗(yàn)證了所設(shè)計的控制策略的防止溢流能力，且與