基于车队的城市自适应交通控制方法的研究

论文摘要

目前,智能化交通系统的研究已成为道路交通管理发展的主要趋势和解决日益严重的交通问题的重要手段。城市交通控制系统是提高城市交通运行效率的重要途径之一,也是城市交通现代化、智能化的重要标志。文献研究表明,城市的主要交通干线上超过70%的车辆是在车队中运行。如果不切断车队的运动,将能很好的减少车辆延误时间。本文基于车队的研究思想,介绍了国内外的研究背景以及自适应控制方法,并阐述了基于车队的交通控制的研究意义及研究现状。本文在分析了国内外的研究现状的基础上,以平均车辆延误、停车次数等性能指标作为控制优化目标,以城市交通信号控制系统中基于车队区域控制、单交叉口控制为研究对象,介绍并定义了基于车队的交通流的四个变量,研究了基于车队的区域自适应控制方法,并提出了基于车队的单交叉口自适应控制方法,最后仿真实验验证了方法的有效性和合理性。首先,本文从交通流数据中捕获车队运动的特征。给出了城市交通中区分车队的四个变量—车队大小、车队速度,车队平均车头距和车队之间的间距。接着介绍了基于车辆的预测方法,识别出车队并预测车队在路网中的行进。其次,本文研究区域控制方法。研究国内外先进的区域控制方法,并对这些区域控制方法进行比较,接着分析基于车队的区域自适应控制方法的优缺点,并分析了该方法的适用性。再次,本文提出了基于车队的单交叉口自适应控制方法,该方法适用于主-次干路相交的交叉口,通过最小化中断主干路上车队行进,减少总交通延误。首先根据车队识别方法的要求,给出了新的检测器埋布方式。接着提出基于车队的自适应信号控制方法。仿真实验结果表明,在次干路的交通流量较低的情况下,与传统的定时控制和半感应控制方法相比,基于车队的自适应控制方法能显著的减少车辆延迟。最后,总结全文的工作,并指出下一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 基于车队的交通控制研究背景
• 1.2 自适应控制方法研究的意义
• 1.3 课题的研究意义
• 1.3.1 基于车队的国内外研究现状
• 1.3.2 本文研究的提出
• 1.4 论文主要工作及组织结构
• 1.4.1 论文主要工作
• 1.4.2 论文组织结构
• 2 交通信号控制的基本理论
• 2.1 交通控制的基本参数
• 2.2 相位、相序设计与信号配时
• 2.3 交叉口常用性能指标及计算方法
• 2.4 交通信号控制方法适用性分析
• 2.4.1 定时控制的适用性
• 2.4.2 感应控制的适用性
• 2.4.3 自适应控制的适用性
• 2.5 本章小结
• 3 基于车队的交通流短期预测方法的研究
• 3.1 交通流短期预测模型
• 3.1.1 预测车辆到达时间
• 3.1.2 预测模型中参数的确定
• 3.2 车队参数与车队识别方法的研究
• 3.2.1 定义车队参数
• 3.2.2 车队检测流程
• 3.3 确定车头距的研究
• 3.3.1 确定车头距方法
• 3.3.2 实验结果与分析
• 3.4 基于车队的交通流短期预测模型
• 3.5 本章小结
• 4 基于车队的城市自适应交通控制方法的研究
• 4.1 基于车队的区域自适应控制方法的研究
• 4.1.1 国外先进的区域控制方法的优缺点分析
• 4.1.2 提出背景
• 4.1.3 冲突决策方法研究
• 4.1.4 冲突决策方法优缺点分析
• 4.1.5 控制子区的划分
• 4.1.6 冲突决策方法适用性研究
• 4.2 一种新的基于车队的单交叉口自适应控制方法
• 4.2.1 传统半感应控制方法
• 4.2.2 半感应控制方法的缺点
• 4.2.3 确定检测器位置的实验与分析
• 4.2.4 确定最小绿灯时间
• 4.2.5 一种新的基于车队的单交叉口自适应控制方法
• 4.2.6 半感应与基于车队的单交叉口自适应方法的比较
• 4.3 本章小结
• 5 仿真实验
• 5.1 仿真平台SUMO介绍
• 5.1.1 SUMO的主要模块
• 5.1.2 SUMO的执行流程
• 5.1.3 搭建模拟环境
• 5.2 单交叉口的车辆到达仿真设计
• 5.3 单交叉口控制方法的仿真
• 5.3.1 定时控制
• 5.3.2 半感应控制
• 5.3.3 基于车队的自适应控制
• 5.4 仿真结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢