排队长度约束下的瓶颈交叉口协调控制方法研究

论文摘要

我国城市的交通拥堵状况日益严重已是不争的事实,而且伴随着城市经济的发展、规模的扩大,交通拥堵的严重程度在不断地加深、拥堵范围在不断地扩大。从本质上来说,拥堵的发生是交通需求与供给之间的不平衡导致的,其发生时段往往是居民出行高峰期,发生地点往往始于路网的某个交通瓶颈处。当交通需求不断增加达到一定程度时,就会在交通瓶颈处形成过长的车辆排队,产生小范围的交通拥堵。但此时如果不及时采取措施进行控制,当排队车辆不断上溯至上游交叉口时,便可能对上游其它流向车辆的正常运行产生影响,进而导致路网交通流锁死现象的发生,造成大面积交通堵塞,甚至造成路网交通瘫痪,此所谓交通“多米诺”现象。“多米诺”现象是城市交通拥堵的极端表现形式,由此产生的后果与影响也最为严重,所以在城市交通控制中必须采取措施来预防这种现象的出现。本论文的研究便是以防止“多米诺”现象为出发点,选用排队长度作为控制系统效果的评价指标。首先建立起基于交通波理论和交通流二流理论的当量排队长度计算模型,并且利用仿真软件对模型的精度进行了验证,仿真结果表明,本文所建立的当量排队模型的计算精度可以满足理论研究的要求。其次,本文以排队长度作为约束条件,提出针对瓶颈交叉口的协调控制方法,并重点讨论了控制连线的选取依据以及瓶颈交叉口协调控制模型的建立过程。该方法充分利用路网时空资源,将交通压力转移到压力较小的控制连线交叉口,防止交通“多米诺”现象出现。结果表明,与普通控制策略相比,排队长度约束下的协调控制更有利于防止“多米诺”现象的发生,达到了协调控制目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 课题研究目标、研究内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 技术路线
• 第2章 城市交通信号控制理论基础
• 2.1 交通信号控制基本概念
• 2.2 交通信号控制效果评价指标
• 2.2.1 信号交叉口车辆延误
• 2.2.2 停车次数和停车率
• 2.2.3 通行能力和饱和度
• 2.2.4 排队长度
• 2.2.5 综合指标
• 2.3 小结
• 第3章 路段当量排队长度计算
• 3.1 基于交通波理论的排队长度模型
• 3.1.1 交通波基本模型的建立
• 3.1.2 停车波和起动波
• 3.1.3 路段车辆排队—消散分析
• 3.2 基于交通流的二流理论的排队模型
• 3.2.1 交通流的二流理论
• 3.2.2 当量排队长度模型
• 3.3 当量排队长度计算
• 3.3.1 车辆行驶状态划分
• 3.3.2 基于交通波理论和二流理论的当量排队长度
• 3.4 模型验证
• 3.4.1 模拟方案设计
• 3.4.2 当量排队长度误差分析
• 3.5 小结
• 第4章 瓶颈交叉口协调控制方法
• 4.1 概念定义
• 4.2 瓶颈交叉口协调控制策略
• 4.2.1 适用条件
• 4.2.2 控制目标
• 4.2.3 控制策略
• 4.3 控制连线的选取依据
• 4.3.1 关联度
• 4.3.2 存储车队能力
• 4.4 协调控制过程建模
• 4.4.1 协调控制起始条件
• 4.4.2 协调控制的信号调节方法
• 4.4.3 协调控制结束条件
• 4.5 小结
• 第5章 模拟仿真与分析
• 5.1 VISSIM软件
• 5.1.1 VISSIM仿真系统的基本原理
• 5.1.2 VISSIM仿真模型
• 5.1.3 VISSIM仿真流程
• 5.2 模拟路网设置
• 5.3 模拟方案
• 5.3.1 普通方案控制过程
• 5.3.2 瓶颈交叉口协调控制过程
• 5.4 模拟结果分析
• 5.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果