单点交叉口相位优化及信号控制方法研究

论文摘要

交通信号控制能够有效地改善道路交通的秩序和效率,在城市道路交通发展过程中起着举足轻重的作用。现阶段各城市交通信号控制系统中,单点交通信号控制依然占据较大比例,如何优化单点交叉口的信号配时,提高交叉口的通行效率具有重要意义。本论文以城市交通信号控制系统中的单点交叉口为研究对象,分别对交通信号控制的相位设计方案和配时方法进行研究,旨在改善单点的信号控制效果,缓解城市交通拥挤问题。本文主要工作和取得的研究成果如下:1.在相位优化设计方面,首先运用图论的知识构建交通流兼容图,将各股交通流抽象为节点,不冲突的交通流节点之间连线构成边,进而根据连通关系确定交叉口的相位集合;其次采用剪枝法对构建的交通流兼容图进行优化计算,从相位集合中优选出最小相位数及相应的相位组合方式;最后通过案例分析给出具体的求解过程,结果表明该方法能正确的优选出最小相位数及对应的相位组合方式。2.在单点交通信号控制方面,研究与分析了操作系统为进程划分时间片与交通信号控制为交通流分配绿灯时间在基本单位和状态、实质、调度方式、基本单位竞争资源方式、性能等方面上的相似性;进而借鉴进程调度在灵活性、实时性方面的优点,分别选取用于确定相位优先级数的动态与静态特征参数,并给出在每个信号周期放行过程中为每个相位分配绿灯时间的计算方法,同时给出基于进程优化调度的自适应交通信号控制方法。3.基于SUMO软件构建仿真平台,以城市道路单点交叉口为对象,采用基于剪枝法的交通信号相位优化设计模型,通过固定配时、全感应配时以及进程优化调度的信号控制方法对控制的效果进行对比分析,结果表明,在中等到达率的情况下,进程优化调度的信号控制方法能够缩短车辆的平均延误时间,提高交叉口的通行效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 交通信号控制国内外研究历史和现状
• 1.2.1 国外研究历史和现状
• 1.2.2 国内研究历史和现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 单点交通信号控制技术
• 2.1 相位、相序设计与信号配时
• 2.1.1 相位、相序设计与信号配时的关系
• 2.1.2 相位设计
• 2.1.3 相序安排
• 2.1.4 信号配时
• 2.2 交通信号控制方法
• 2.2.1 定时信号控制方法
• 2.2.2 感应信号控制方法
• 2.2.3 自适应信号控制方法
• 2.3 交通信号控制效果的评价指标
• 2.3.1 延误
• 2.3.2 停车率
• 2.3.3 通行能力
• 2.3.4 饱和度
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于剪枝法的交通信号相位优化设计
• 3.1 交通流、兼容图以及信号灯组
• 3.1.1 交通流与兼容图的关系
• 3.1.2 交通流与信号灯组的关系
• 3.2 剪枝法
• 3.2.1 剪枝法的基本介绍
• 3.2.2 信号灯组集合的判定状态
• 3.3 最少相位数确定方法
• 3.4 实例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于进程优化调度的单点交通信号灯控制方法
• 4.1 Linux 进程调度思想
• 4.2 进程调度与交通信号控制相似性分析
• 4.2.1 基本单位和状态的相似性
• 4.2.2 实质的相似性
• 4.2.3 调度方式的相似性
• 4.2.4 基本单位间竞争资源方式的相似性
• 4.2.5 性能指标的相似性
• 4.3 进程调度用于交通信号控制的可行性
• 4.4 基于进程优化调度的单点交通信号控制方法
• 4.4.1 车流的交通特征分析
• 4.4.2 PSSC 各股车流排队车辆数的计算方法
• 4.4.3 PSSC 相位优先级数的计算方法
• 4.4.4 PSSC 信号配时参数的计算方法
• 4.4.5 PSSC 信号控制逻辑设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 仿真实验
• 5.1 SUMO 仿真软件
• 5.1.1 SUMO 主要组成模块和仿真过程
• 5.1.2 SUMO 的基本分析功能和仿真界面
• 5.2 实验设计
• 5.2.1 相位模型
• 5.2.2 车流模型
• 5.3 交通信号控制方法仿真
• 5.3.1 固定配时控制
• 5.3.2 全感应信号控制
• 5.3.3 进程优化调度的单交叉口信号控制
• 5.4 仿真结果对比分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果