過飽和狀態(tài)交叉口群關鍵路徑識別及交通信號控制研究.pdf

1、針對交叉口群內部交叉口間交通關聯性強的特點,優(yōu)化交通信號配時方案能改善交通流運行狀態(tài),避免路網大范圍堵死等極端交通現象的發(fā)生。研究交叉口群關鍵路徑的識別技術和針對交叉口群關鍵路徑的交通信號配時方案動態(tài)優(yōu)化方法,可緩解瓶頸路段的交通壓力,使車流在交叉口群范圍內均勻分布,提高路網的整體運行效益。
　　 綜合分析過飽和狀態(tài)下交叉口群內交通流的運行特征和交通信號控制的需求,以及交通流運行狀態(tài)、關鍵路徑等交通狀態(tài)難以識別等造成信號控制方案

2、效率不高的原因,論文在識別交叉口群交通流運行狀態(tài)和關鍵路徑的基礎上,提出過飽和狀態(tài)交叉口群交通控制的優(yōu)化目標、控制結構及控制策略,建立動靜態(tài)協同的信號配時控制優(yōu)化方法,并通過交通仿真評述控制優(yōu)化算法的效果。
　　 論文首先界定了過飽和狀態(tài)下交叉口群的定義和基本交通特征,綜合考慮交叉口群的幾何拓撲特性、道路空間特性、交通流特性及交通信號控制特性等特征,選取交叉口間的出行時間和路段飽和度作為輸入變量,提出了基于自組織神經網絡模型對交

3、叉口群的范圍界定算法。
　　 分析交叉口的流向、進口、交叉口、交叉口流向間的路徑及交叉口過飽和狀態(tài)產生的原因、過程、機理及產生的負面效用,基于實時的高精度交通運行數據,應用交通波動理論計算交叉口產生的最大排隊長度、滯留排隊長度等交通參數,并計算由過飽和狀態(tài)負面效應造成的無效綠燈時間定義的過飽和系數以確定交叉口群的過飽和程度。采用南京市廣州路交叉口群的交通數據驗證了模型的有效性。
　　 在分析交叉口群關鍵路徑定義及特性的基

4、礎上,針對交叉口群路徑識別、分級方法在過飽和交通狀態(tài)下的不足,提出了基于小波變換和譜分析的過飽和狀態(tài)交叉口群關鍵路徑識別及分級算法。選取小波變換技術提取實時交通檢測數據的高頻特征,并重構成反映短時變化特性的新信號；交叉譜計算上、下游交通流的一致性和位相,識別交叉口群路徑上游交通流對下游的的影響程度,并根據模糊識別的方法將路徑分級。
　　 針對過飽和狀態(tài)交叉口群的交通運行特性,提出以交叉口群關鍵路徑通行車數最大和平均排隊長度最小為

5、過飽和狀態(tài)下交叉口群的交通信號控制優(yōu)化目標。將控制策略分解為交叉口群優(yōu)化層、關鍵路徑優(yōu)化層和單點優(yōu)化層,建立起過飽和狀態(tài)下交叉口群的三層控制結構。在交叉口群層和單點交叉口層間增加關鍵路徑層,通過優(yōu)化關鍵路徑的交通流運行,將交通壓力平均分布到各個交叉口；在交叉口群層進行限流,保證內部交通擁堵快速疏散；在單點交叉口層根據實時監(jiān)測數據優(yōu)化配時方案。在歸納具體的交通管控優(yōu)化措施的基礎上,提出了動靜態(tài)協同的交叉口群信號配時算法的流程和框架。

6、>　　 通過研究交叉口群內各信號控制交叉口的靜態(tài)優(yōu)化目標和約束條件,應用NSGA—Ⅱ模型提出了以關鍵路徑通行車輛數最大和平均排隊占比最小為目標函數的多目標交叉口群信號控制靜態(tài)優(yōu)化模型,得出交叉口群的參考交通配時方案。應用狀態(tài)空間神經網絡和擴展卡爾曼濾波模型預測交叉口群短時交通流變化,以此作為信號配時方案動態(tài)更新的依據,提出了交叉口群動態(tài)協調控制的框架和基本流程,以靜態(tài)優(yōu)化配時方案為配時備選方案,分析了相位差、協調周期長度、綠信比等協調