基于路网备用能力最大化的信号优化研究

论文摘要

城市交通分配与信号优化问题是城市交通网络设计(NDP)的一个研究方向,因交通网络具有的庞大且复杂的特点,使得交通分配与信号优化问题成为极具有挑战性的问题,任何一次对交通网络的改造与优化都需要经过精心的筹划与计算分析。因而对交通网络优化问题的研究不但具有指导实际交通管理的意义,而且具有重要的理论研究价值。本文立足在不改扩建路段能力的基础上,结合交通流特点对信号控制交叉口信号控制参数进行优化设置,以期达到增加交通网络的交通量容纳,提高交通网络的使用效率。在上述思想的指导下,本文首先对交通分配与信号优化组合问题研究的意义进行了叙述,并结合国内外的研究现状给出了本文的主要研究内容和文章的主旨结构。因研究需要,本文对交通网络及其备用能力、交通分配原理(重点为均衡交通分配)交通信号控制基本理论进行了简单的介绍,并对常用的交通阻抗函数进行了归纳整理,对线性规划、非线性规划以及双层规划模型以及求解算法进行了简单的叙述。在对进入交叉口的车流进行分流向分析的基础上,认为转向车流的时间延误与信号控制参数及流量有关,建立了不同的交叉口转向延误函数并把交叉口转向延误函数耦合到用户最优均衡网络分配的Beckmann变换式中,建立了下层规划模型,以路网备用能力最大化为目标考虑相关信号控制约束建立了上层规划模型,分析建立的双层规划模型的特点,设计了基于灵敏度分析方法的求解算法,通过一个简单的算例加以证明本文的思路的可行性,最后对全文进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 城市交通信号优化的背景及意义
• 1.2 城市交通信号优化的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容及文章结构
• 1.4 本章小结
• 第2章 建模分析所用理论与方法
• 2.1 交通网络
• 2.1.1 交通网络叙述
• 2.1.2 交通网络备用能力
• 2.2 交通分配
• 2.3 交通阻抗函数
• 2.3.1 路段阻抗函数
• 2.3.2 交叉口延误阻抗函数
• 2.4 交叉口信号控制理论
• 2.4.1 交叉口信号控制主要参数
• 2.4.2 交叉口信号控制类型
• 2.5 最优化理论基础与双层规划模型
• 2.5.1 线性规划
• 2.5.2 非线性规划
• 2.5.3 双层规划模型概述
• 2.6 算法介绍
• 2.6.1 用于求解用户均衡分配的灵敏度分析算法
• 2.6.2 用于求解双层规划模型的算法介绍
• 2.7 本章小结
• 第3章 模型的建立
• 3.1 问题的提出
• 3.2 模型的描述及建立
• 3.2.1 下层规划模型的表述
• 3.2.2 上层规划模型的表述
• 3.2.3 路网备用能力最大化的信号优化模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 模型的求解算法设计及算例
• 4.1 模型的求解算法设计
• 4.2 算例分析
• 4.3 本章小结
• 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文