基于单路口变相位控制的交通线控系统的设计

论文摘要

城市交通控制系统作为智能交通系统的核心部分,对社会生活质量影响重大。提高干道车辆行驶速度是提高城市交通质量的关键,这取决于车辆通过干道交汇的交叉口的平均延误的降低。本文在交通检测的多种传感器中选择具有众多优点的视频图像检测传感器作为交通参数的检测器。在阐述了视频图像检测传感器的工作原理的基础上,给出了两种检测算法,并分别说明了交通参数的检测算法。由于交通流具有强不确定性和交通结构十分复杂,系统难于建立精确模型和采用模型求解方法来控制,在设计单交叉口的信号灯控制器和干线协调系统时根据模糊控制理论采用模糊控制;对干线协调系统,通过等价转换最终等同于研究单路口在协调环境下的控制实现。在对单路口的控制时,则摒弃了传统的固定相序的控制思想,采用变相位控制。变相位控制和模糊控制器的控制规则体现了交警在实际路口交通指挥中的经验之一。本文以厦门市市府大道沿路6个交叉路口为控制对象,以视频检测器采集的参数为数据,采用模糊控制器对干线上的交叉口信号灯进行控制,干线上的单路口则采用变相位的控制方式,避免了干线上各个路口周期的统一,同时上下游路口的相位差根据车速和路口的排队长度实时计算,大大降低了车队的停车次数。实际的控制效果表明,模糊控制器、动态相位差的引入、变相位控制的实现显著地降低了车辆通过交叉口的平均延误,对于车流量以及各相位车流量比例大范围变化的情况模糊控制器与固定配时方案相比更具优越性:提高了道路的利用率,更充分地利用了道路的时空潜力。对控制结果的分析表明,道路建设与改善控制方案是提高交通质量的两个相辅相成的方面。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 城市交通控制系统的发展历程
• 1.1.1 城市交通控制的早期发展阶段
• 1.1.2 交通控制的单点定周期阶段
• 1.1.3 交通控制的线控阶段
• 1.1.4 交通信号的感应控制阶段
• 1.1.5 交通信号的区域协调控制阶段
• 1.1.6 ITS（Intelligent Transportation System）阶段
• 1.2 国内外城市交通控制系统的发展状况
• 1.2.1 国外城市交通控制系统发展状况
• 1.2.2 国内城市交通控制系统发展状况
• 1.3 进行城市交通控制系统研究的意义
• 第二章 预备知识
• 2.1 引言
• 2.2 交通流基本理论
• 2.2.1 交通流的统计分布
• 2.2.2 车流波动理论
• 2.3 城市交通信号控制概述
• 2.3.1 基本概念及控制参数
• 2.3.2.1 基本概念
• 2.3.2.2 信号控制参数
• 2.3.2 信号控制类型
• 2.3.2.1 按控制范围划分
• 2.3.2.2 按控制方法划分
• 2.3.2.3 按控制思想划分
• 2.3.3 信号控制常用性能指标
• 2.3.3.1 延误时间
• 2.3.3.2 排队长度
• 2.3.3.3 通行量
• 2.4 交通参数检测技术回顾
• 2.4.1 交通检测器的分类
• 2.4.2 磁频车辆检测器
• 2.4.3 波频车辆检测器
• 2.4.4 视频检测技术
• 第三章 基于视频检测的单路口信号控制器的设计
• 3.1 引言
• 3.2 运用视频检测的原理说明
• 3.2.1 视频检测系统的组成与结构
• 3.2.2 视频检测的原理简要说明
• 3.2.2.1 静态检测
• 3.2.2.2 动态检测
• 3.2.3 交通参数的检测与计算方法
• 3.2.3.1 车辆存在的检测
• 3.2.3.2 单一车辆车速的检测和处理
• 3.2.3.3 交通流量及流率的检测
• 3.2.3.4 时间平均速度的处理
• 3.2.3.5 空间平均速度的处理
• 3.2.3.6 车头时距间距的处理
• 3.2.3.7 占有率的处理
• 3.2.3.8 停车次数的处理
• 3.2.3.9 排队长度的检测与处理
• 3.2.3.10 车辆延误的检测与处理
• 3.3 模糊控制技术概述
• 3.3.1 模糊控制的特点
• 3.3.2 模糊控制的基本原理
• 3.3.3 模糊控制器的设计步骤
• 3.4 单交叉路口的控制
• 3.4.1 交叉路口的基本描述
• 3.4.2 控制策略
• 3.4.2.1 基本控制思想
• 3.4.2.2 算法实现
• 3.5 本章小结
• 第四章 交通干线信号动态优化控制
• 4.1 引言
• 4.2 交通干线系统基本描述
• 4.3 传统的干线绿波控制的误区
• 4.4 干线系统饱和流的特性及控制策略
• 4.4.1 饱和交通流的特点
• 4.4.2 系统控制策略
• 4.5 系统优化控制模型
• 4.5.1 干线协调相位差动态描述
• 4.5.2 变相位控制
• 4.5.2.1 车流与相位关系
• 4.5.2.2 控制策略
• 4.6 数据采集对比
• 4.7本章小结
• 第五章 结论和建议
• 5.1 本论文的研究结论
• 5.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢