适应展宽段设置的信号交叉口控制方案优化

适应展宽段设置的信号交叉口控制方案优化

论文摘要

信号交叉口是构成整个城市路网的基本元素之一,各个信号交叉口的运行情况直接决定了整个城市道路的交通效率,如何提高交叉口的通行效率进而改善整个城市路网交通状况成为交通管理与控制的难点。设置展宽段以增加车道数是提高交叉口通行能力的有效方法,尽管国内外关于展宽段的设计已经制定相应标准,但是由于城市道路空间的局限性、交通流的随机性与多变性,展宽段车辆溢出已成为常见的交通现象,那么如何使展宽段存储长度与信号配时方案之间相互适应成为一个重要问题。本文即以最为普遍的平面十字型信号交叉口的展宽段设置与信号控制方案设计及其相互协调关系为研究内容,着重研究二者的相互制约规律及信号配时参数的优化。根据上述内容,在以下四个方面展开研究。(1)展宽段设置对交通流的影响分析总结了常见的进口道渠化设计原则,从中归纳出国内外关于展宽段设置的思路与算法,对比分析了不同方法的特点及优劣性,发现了展宽段设置在实际应用中可能存在的问题,并以此作为进一步研究展宽段设置对交通流影响的背景。选取了多个具有不同展宽段设置形式的交叉口进行高峰期的饱和流率调查研究,分析了展宽段车辆有无溢出两种状态下绿灯期间的饱和流率特性。由调研结果发现,在其他条件相似而只有展宽段设置形式不同时,饱和流率的变化规律呈现显著不同,以此实际观测规律作为理论上研究展宽段设置对交通流影响的依据。针对展宽段车辆无溢出的交通状态,简要分析了绿灯期间流率特殊性。针对展宽段车辆溢出的交通状态,结合实际观测规律,应用交通流理论与随机数学原理,建立了下述模型:直行车流受左转车流阻碍的概率模型及受阻直行车的数学期望模型;左转专用车道上左转车流受直行车流阻碍的概率模型及受阻左转车的数学期望模型;直右共用车道上右转车受直行车阻碍的概率及受阻右转车的数学期望模型。最后由车流受阻规律得出了绿灯期间饱和流率的衰减规律,以此作为信号配时参数设置的参考依据。(2)考虑展宽段设置的信号配时参数设置研究了考虑展宽段设置形式的相位相序设计依据及周期绿信比的算法,此外对绿灯间隔时间的设置进行了详细的研究。主要内容如下:总结了常见的十字形信号交叉口相位相序设计原则及方法,发现了在直左相序设计过程中,缺乏对展宽段存储长度因素的考虑,由此提出了在信号配时方案设计前预先根据流量流向等条件分析车流阻碍情况,并作为直左相序设置的依据之一。概述了国内外关于绿灯间隔时间的定义和设置方法,针对其存在的不足提出了同时考虑困境区域、进入时间、清空时间的最小绿灯间隔时间设置思路并建立了数学计算模型,定量分析了“进入速度”、“限速”、“车型”、“交叉口几何空间”、“交通状态”等对绿灯间隔时间的影响,得出了交叉口必须设置绿灯间隔时间及非必要设置绿灯间隔时间的范围,最后以长春市某交叉口为例子验证了绿灯间隔时间计算模型的有效性。在明确了相位相序设计原则及绿灯间隔时间算法后,对现有的周期及绿信比计算方法作出了改进,重点考虑展宽段长度设计对饱和流率的影响。(3)考虑展宽段设置的交叉口运行效果评价分析了国内外经典的延误计算方法的优缺点及适用性范围,选取能够考虑车辆到达顺序的延误计算方法做出了改进。针对展宽段车辆无溢出的交通状态,建立了直右共用车道右转车延误计算模型、直右共用车道总延误模型。针对展宽段车辆溢出的交通状态,建立了考虑车辆受到阻碍的左转车延误计算模型、考虑受阻车辆借助邻道通行的直行车延误计算模型,相对于已有方法既考虑了车辆到达顺序又考虑了展宽段车道数增加的现实情况。最后通过仿真的方法验证了延误计算模型的有效性。以前述展宽段存储长度对饱和流率的影响规律为基础,对现有的通行能力计算方法做出了修正。在上述考虑展宽段存储长度的延误计算模型和通行能力计算模型,建立了以延误和通行能力为目标函数的双目标信号配时参数优化模型,并采用仿真的方法对优化方案进行了验证。(4)交叉口空间受限制的信号配时参数优化方法当仅凭优化周期和绿信比无法协调交叉口空间供给与时间供给之间的矛盾时,提出了优化相位相序及改变渠化设计方案的解决思路。对于无条件改变渠化设计方案的情况,提出了通过单口释放或者一个周期多次放行的方式,消除展宽段上游车流间的干扰,并通过仿真的方法得出了该方法的适用特点及实施效果。对于有条件改变渠化设计方案的情况,提出了设置可变车道减少展宽段上游车流间干扰的解决思路。最后总结了全文的研究进展及主要成果,并提出了研究过程中需要完善及进一步探索的内容及问题。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 研究现状
  • 1.2.1 展宽段设计
  • 1.2.2 展宽段设置对饱和流量的影响
  • 1.2.3 信号配时参数算法
  • 1.3 研究内容与研究意义
  • 1.3.1 研究内容
  • 1.3.2 研究意义
  • 1.4 小结
  • 第2章 展宽段设置对交通流的影响分析
  • 2.1 展宽段设置与信号控制关系
  • 2.2 进口道基本设计原则及方法
  • 2.3 展宽段设计长度对流率的影响
  • 2.3.1 实际流率特性分析
  • 2.3.2 展宽段车辆无溢出流率特性
  • 2.3.3 展宽段车辆溢出流率特性
  • 2.4 小结
  • 第3章 适应展宽段设置的信号配时参数设计
  • 3.1 相位相序
  • 3.1.1 基本设置原则
  • 3.1.2 基本设计方案
  • 3.1.3 直左相序预设置依据
  • 3.2 绿灯间隔时间
  • 3.2.1 计算模型
  • 3.2.2 影响因素分析
  • 3.2.3 实例验证
  • 3.3 周期及绿信比
  • 3.4 小结
  • 第4章 考虑展宽段长度的运行效果评价与优化
  • 4.1 延误
  • 4.1.1 经典算法
  • 4.1.2 展宽段车辆无溢出延误算法
  • 4.1.3 展宽段车辆溢出延误算法
  • 4.2 通行能力
  • 4.2.1 经典算法
  • 4.2.2 展宽段车辆无溢出通行能力算法改进
  • 4.2.3 展宽段车辆溢出通行能力算法改进
  • 4.3 信号配时方案优化
  • 4.3.1 优化目标及模型
  • 4.3.2 优化算法
  • 4.3.3 模拟验证
  • 4.4 小结
  • 第5章 交叉口空间受限的解决思路
  • 5.1 问题分析
  • 5.2 解决思路
  • 5.2.1 相位相序优化
  • 5.2.2 渠化设计改造
  • 5.3 小结
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 作者简介及科研成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

    • [1].基于人工智能的轨道交通信号配时自动控制方法探讨[J]. 电视技术 2020(02)
    • [2].物联网环境下失真杂散单点信号配时效率仿真[J]. 计算机仿真 2020(08)
    • [3].大数据冲击下交通信号配时工作初探[J]. 武汉公安干部学院学报 2018(02)
    • [4].基于大数据的单点交通信号配时优化策略研究[J]. 公路与汽运 2017(04)
    • [5].基于组态王的交通信号配时控制教学实验平台[J]. 测控技术 2017(09)
    • [6].基于多目标规划的相邻两交叉口信号配时[J]. 科学家 2017(02)
    • [7].基于改进萤火虫算法的区域交通信号配时优化[J]. 控制与决策 2020(12)
    • [8].基于实数编码遗传算法对交通信号配时优化[J]. 计算机与现代化 2010(02)
    • [9].交叉口定时信号配时优化设计方法[J]. 河北交通科技 2008(02)
    • [10].考虑人均延误和人均排放的信号配时优化模型[J]. 哈尔滨工业大学学报 2018(09)
    • [11].基于移动导航数据的信号配时反推[J]. 交通运输系统工程与信息 2017(02)
    • [12].区域信号配时模型的非平衡交通分配算法[J]. 数学杂志 2014(04)
    • [13].基于动态信号配时的非线性规划模型[J]. 公路交通科技 2014(08)
    • [14].基于信号配时优化的路网运行效益仿真评价[J]. 系统仿真学报 2013(06)
    • [15].基于博弈的交通信号配时优化[J]. 公路 2019(08)
    • [16].蜂群激发抑制算法及其在交通信号配时中的应用[J]. 复杂系统与复杂性科学 2019(02)
    • [17].基于动态权重的公交优先信号配时优化策略[J]. 交通运输系统工程与信息 2016(03)
    • [18].基于自适应遗传算法的交通信号配时优化[J]. 计算机仿真 2010(06)
    • [19].基于一般相位结构的区域信号配时二层规划模型与算法[J]. 武汉大学学报(工学版) 2009(03)
    • [20].综合环境因素及延误的信号配时优化仿真研究[J]. 系统仿真学报 2008(11)
    • [21].基于交通流采集模式的信号配时评价指标计算方法研究[J]. 中国公共安全 2020(05)
    • [22].基于深度强化学习的交通信号配时优化研究[J]. 沈阳理工大学学报 2019(01)
    • [23].智轨列车路口信号配时方法研究[J]. 计算机时代 2018(06)
    • [24].基于改进遗传算法的交通信号配时优化模型[J]. 工业仪表与自动化装置 2017(04)
    • [25].单点公交被动优先下信号配时方法研究[J]. 交通信息与安全 2009(03)
    • [26].区域信号配时二层规划模型的一类新算法与数值计算[J]. 武汉大学学报(工学版) 2009(04)
    • [27].排队长度约束交叉口信号配时优化[J]. 交通世界 2017(15)
    • [28].乌鲁木齐市道路交叉口信号配时优化应用[J]. 交通科技与经济 2013(01)
    • [29].设置逆向可变车道的交叉口信号配时优化研究[J]. 重庆理工大学学报(自然科学) 2018(10)
    • [30].优化交通信号配时 缓解城市交通拥堵[J]. 大学数学 2012(03)

    标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  

    适应展宽段设置的信号交叉口控制方案优化
    下载Doc文档

    猜你喜欢