城市干道交通時(shí)空資源優(yōu)化及系統(tǒng)控制方法.pdf

1、本文研究的城市干道為雙向交通分離的主干道或次干道。作為城市道路網(wǎng)絡(luò)的骨架，城市干道合理的交通時(shí)空資源優(yōu)化及系統(tǒng)控制有利于提高干道交通效率與安全水平。目前我國對(duì)干道交通資源系統(tǒng)性控制方法的研究較少，主要集中在宏觀或微觀的局部層面上，且多依據(jù)經(jīng)驗(yàn)性分析，鮮見宏觀與微觀結(jié)合、時(shí)間與空間協(xié)調(diào)的系統(tǒng)性交通時(shí)空優(yōu)化控制方法。
　　為改善干道交通時(shí)空資源現(xiàn)狀，本文通過交通時(shí)空遞歸控制系統(tǒng)構(gòu)建，提出了一套干道交通時(shí)空資源優(yōu)化及系統(tǒng)控制方法:干道現(xiàn)

2、狀為遞歸控制系統(tǒng)的輸入，干道交通時(shí)空資源狀態(tài)為反饋參數(shù)，迭代優(yōu)化了干道交通空間資源、干道交通時(shí)間資源，最后該系統(tǒng)輸出了最優(yōu)的干道交通時(shí)空資源狀態(tài)。具體歸納為如下幾點(diǎn):
　　(1)基于時(shí)間資源的干道交通空間資源優(yōu)化研究
　　接入口為交叉口與地塊出入口的統(tǒng)稱。接入口功能區(qū)為車流受接入口影響的區(qū)域。現(xiàn)有交通空間資源研究較少考慮時(shí)間資源影響，且鮮見平面信控接入口與T型無控接入口的綜合優(yōu)化。論文第二章研究了基于交通時(shí)間資源與接入口一體

3、化的干道交通空間資源優(yōu)化技術(shù)。
　　干道宏觀空間資源優(yōu)化中，計(jì)算考慮時(shí)變規(guī)律的功能區(qū)影響下平面信控接入口最小間距，進(jìn)而研究基于綠波帶的平面信控接入口候選間距，在此基礎(chǔ)上，提出依據(jù)交通沖突分析的逼近理想解排序法的最優(yōu)間距計(jì)算方法。采用攝影測量法計(jì)算考慮交通沖突分布的T型無控接入口功能區(qū)長度，提出基于車流運(yùn)行特征的同向及對(duì)向T型無控接入口最小間距模型，進(jìn)而采用逼近理想解排序法對(duì)二分法計(jì)算所得間距候選方案進(jìn)行優(yōu)選。干道微觀空間資源優(yōu)化中

4、，提出考慮駕駛行為和左直車流沖突的平面信控接入口導(dǎo)向車道與左轉(zhuǎn)港灣車道長度模型，并建立基于車流轉(zhuǎn)彎軌跡、車頭時(shí)距分布、地塊交通生成的T型無控接入口寬度、半徑與長度模型。
　　(2)基于空間資源的車流到達(dá)影響下干道關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)交通時(shí)間資源優(yōu)化研究
　　關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為干道沿線信控接入口?，F(xiàn)有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)交通時(shí)間資源研究較少探討交通空間資源影響。論文第三章以車流到達(dá)為時(shí)空資源的銜接要素，研究了基于空間資源的干道關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)交通時(shí)間資源優(yōu)化技術(shù)。<

5、br>　　提出有利于綠波控制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)相位類型，給出滿足車流安全制動(dòng)或穿越的相位綠燈間隔時(shí)間模型。將修正后的煙羽模型用于研究關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)銜接道路區(qū)域空間平均車速和交通強(qiáng)度等宏觀交通參數(shù)的路網(wǎng)擴(kuò)散性，從而界定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)銜接區(qū)域范圍。根據(jù)元胞傳輸模型與車流連續(xù)性守恒方程，通過銜接區(qū)域元胞傳輸框架構(gòu)建與元胞流量研究，計(jì)算基于空間資源的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)車流到達(dá)分布，進(jìn)而提出基于車流到達(dá)的配時(shí)設(shè)計(jì)交通量模型。然后通過數(shù)據(jù)回歸分析，建立綜合考慮空間要素和交通組成

6、的直行車道飽和流率模型。最后在上述研究成果的基礎(chǔ)上，采用傳統(tǒng)配時(shí)算法計(jì)算關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)配時(shí)。
　　(3)基于時(shí)空資源的車流集散性影響下干道交通時(shí)間資源系統(tǒng)控制研究
　　協(xié)調(diào)相位是干道關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的綠波帶運(yùn)行相位?，F(xiàn)有干道交通時(shí)間資源系統(tǒng)控制鮮有充分分析交通空間資源影響，且常忽略車流集散性到達(dá)規(guī)律。論文第四章以基于空間資源的車流集散分析為銜接要素，研究了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)交通時(shí)間資源影響下干道交通時(shí)間資源系統(tǒng)控制方法。
　　通過基于車流集散

7、性分析的協(xié)調(diào)相位信號(hào)時(shí)段車輛到達(dá)數(shù)量研究，提出考慮相鄰關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信號(hào)約束的協(xié)調(diào)相位最小有效綠燈時(shí)間優(yōu)化方法。然后建立基于步行隊(duì)列和行人延誤的非協(xié)調(diào)直行相位最小有效綠燈時(shí)間模型。進(jìn)而計(jì)算理想間距范圍和理想間距對(duì)應(yīng)的相對(duì)相位差，研究考慮車流累計(jì)到達(dá)的綠波帶寬公式，從而提出基于車流到達(dá)的相位差優(yōu)化流程。在上述研究成果的基礎(chǔ)上，參考傳統(tǒng)算法，提出干道線控系統(tǒng)配時(shí)優(yōu)化方法。最后建立保證綠波帶寬的路段行人過街相位綠燈時(shí)間模型。
　　(4)實(shí)例分

8、析及驗(yàn)證
　　論文第五章選取某干道為實(shí)例，進(jìn)行研究成果分析及驗(yàn)證。
　　基于干道交通時(shí)空現(xiàn)狀，應(yīng)用研究成果迭代計(jì)算了干道交通時(shí)空資源，對(duì)逐次遞歸控制所得干道交通時(shí)空資源狀態(tài)進(jìn)行交通仿真和灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)。驗(yàn)證結(jié)果表明:迭代優(yōu)化所得各干道交通時(shí)空資源狀態(tài)的灰色關(guān)聯(lián)度均大于現(xiàn)狀數(shù)值，遞歸優(yōu)化生成了灰色關(guān)聯(lián)度最大的狀態(tài)，單獨(dú)空間優(yōu)化生成狀態(tài)的灰色關(guān)聯(lián)度均小于時(shí)空綜合優(yōu)化生成狀態(tài)數(shù)值。研究成果優(yōu)化了干道交通時(shí)空資源，基于遞歸思想的系統(tǒng)控