【摘要】：隨著我國(guó)城市化與機(jī)動(dòng)化的持續(xù)發(fā)展,城市交通供需矛盾日益加劇,交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重,由于資源和經(jīng)濟(jì)的限制,城市道路建設(shè)和規(guī)模擴(kuò)大不可能長(zhǎng)期持續(xù),提高道路通行效率的需求日臻強(qiáng)烈,迫切需要加強(qiáng)對(duì)城市交通的智能管理和優(yōu)化控制,尤其是協(xié)調(diào)控制。在城市道路交通信號(hào)優(yōu)化設(shè)計(jì)中,若不考慮路網(wǎng)、路徑的協(xié)調(diào)控制,以單個(gè)交叉口運(yùn)行效果最佳作為設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)確定的信號(hào)方案意義不大,但優(yōu)化每個(gè)交叉口的運(yùn)行效果也是協(xié)調(diào)控制工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。對(duì)此,本文研究城市路網(wǎng)信號(hào)協(xié)調(diào)控制約束下的單交叉口信號(hào)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,完成的主要科研工作與取得的研究成果概括如下:1)分析面向城市路網(wǎng)的信號(hào)協(xié)調(diào)控制機(jī)理,研究了細(xì)化路網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法,將最小協(xié)調(diào)控制單元段細(xì)化為協(xié)調(diào)路徑,利用協(xié)調(diào)路徑鏈與協(xié)調(diào)路徑集,實(shí)現(xiàn)對(duì)于路網(wǎng)中各種協(xié)調(diào)控制需求的精細(xì)化描述,研究了協(xié)調(diào)路徑集的優(yōu)選方法,進(jìn)一步分析和確定協(xié)調(diào)控制的結(jié)構(gòu)與約束。2)考慮協(xié)調(diào)控制約束下交叉口的通行需求問(wèn)題,針對(duì)傳統(tǒng)的信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)方法在處理復(fù)雜的搭接信號(hào)相位結(jié)構(gòu)下的交叉口綠信比分配時(shí)存在的不足,研究了通用的交叉口綠信比分配方法。首先提出了一種基于通行需求的綠信比分配目標(biāo)函數(shù),然后建立交叉口綠信比的基礎(chǔ)分配模型與多輪分配模型,最后給出了綠信比與相位時(shí)間的分配流程,設(shè)計(jì)了一種程序化的交叉口綠信比分配方法,通過(guò)對(duì)綠信比及相位時(shí)間的多輪優(yōu)化分配,實(shí)現(xiàn)了對(duì)跨相車(chē)流與非關(guān)鍵車(chē)流的綠信比優(yōu)化,能夠有效提升交叉口的整體通行效率,使綠信比分配方案設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。3)考慮協(xié)調(diào)控制約束下交叉口的通行需求問(wèn)題,在本文提出的通用的交叉口綠信比分配方法上,研究了交叉口相位相序設(shè)計(jì)與配時(shí)同步優(yōu)化方法。首先根據(jù)交叉口協(xié)調(diào)相位相序及相位時(shí)間等約束,考慮行人過(guò)街需求,建立相位配時(shí)基礎(chǔ)模型,然后結(jié)合交叉口協(xié)調(diào)相位的設(shè)置情況,研究相位相序設(shè)計(jì)與配時(shí)同步優(yōu)化方法,最后給出了交叉口信號(hào)相位設(shè)計(jì)與信號(hào)配時(shí)的同步優(yōu)化流程,設(shè)計(jì)了一種相位設(shè)計(jì)與配時(shí)的同步優(yōu)化方法,實(shí)現(xiàn)了交叉口的整體通行效率的有效提升。4)考慮最大化協(xié)調(diào)控制效益,基于現(xiàn)有干道綠波協(xié)調(diào)數(shù)解算法,研究了干道交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間分配方法。首先根據(jù)交叉口車(chē)流通行需求確定基本信號(hào)配時(shí),然后根據(jù)現(xiàn)有數(shù)解法確定最佳周期與協(xié)調(diào)相位相序并計(jì)算協(xié)調(diào)方向基礎(chǔ)綠波帶寬,最后調(diào)整瓶頸交叉口綠燈時(shí)間直至獲得最大雙向綠波帶設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了雙向協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間的優(yōu)化,為獲得全局最優(yōu)的綠波協(xié)調(diào)控制方案提供基礎(chǔ)。5)考慮最大化協(xié)調(diào)控制效益,基于現(xiàn)有區(qū)域路網(wǎng)綠波協(xié)調(diào)方案設(shè)計(jì)方法,進(jìn)一步研究區(qū)域路網(wǎng)各交叉口信號(hào)相位時(shí)間的優(yōu)化方法。針對(duì)進(jìn)口單獨(dú)放行方式下的區(qū)域綠波協(xié)調(diào)控制優(yōu)化模型各交叉口相位時(shí)間分配問(wèn)題,研究了根據(jù)相鄰相位時(shí)間之和約束條件,以獲得最大路網(wǎng)綠波帶寬為目標(biāo)分配交叉口各進(jìn)口道的相位時(shí)間的模型方法,最大化區(qū)域綠波協(xié)調(diào)控制優(yōu)化模型的協(xié)調(diào)控制效益。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U491.23
【圖文】：

b) Synchro 仿真車(chē)流的平均延誤時(shí)間與總的延誤時(shí)間圖 3-6 三套信號(hào)配時(shí)方案的仿真運(yùn)行結(jié)果3.4 本章小結(jié)結(jié)合協(xié)調(diào)控制約束，本章從交叉口的車(chē)流通行需求角度出發(fā)，提出了考慮車(chē)流通行需求的交叉口綠信比分配模型。與現(xiàn)有交叉口綠信比分配方法相比，該模型通過(guò)對(duì)綠信比及相位時(shí)間的多輪優(yōu)化分配，實(shí)現(xiàn)了對(duì)跨相車(chē)流與非關(guān)鍵車(chē)流的綠信比優(yōu)化，能夠有效提升交叉口的整體通行效率，使綠信比分配方案設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理；通過(guò)建立交叉口綠信比分配的通用模型，可適用于各種交叉口信號(hào)相位設(shè)計(jì)場(chǎng)合，特別是在相位設(shè)計(jì)越復(fù)雜、跨相車(chē)流越多的情況下，其均衡調(diào)配綠信比的優(yōu)越性將越為明顯。此外，根據(jù)各股車(chē)流的實(shí)時(shí)通行需求，利用本模型方法就可以實(shí)時(shí)計(jì)算出交叉口的綠信比分配方案。

圖 4-7 案例交叉口 VISSIM 仿真路網(wǎng)對(duì)于上述兩種不同的交通流量情形，分別用表 4-2 和表 4-3 的兩個(gè)相位方案的最配時(shí)結(jié)果進(jìn)行仿真，并利用行程時(shí)間檢測(cè)器獲取兩種情形、兩個(gè)相位方案共四組車(chē)流誤時(shí)間數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)四組數(shù)據(jù)各自總平均延誤時(shí)間如表 4-4 所示。由于優(yōu)化模型是在“通行需求滿(mǎn)足度最小的車(chē)流也能夠獲得盡可能大的通行效益”的原則下對(duì)車(chē)流通行時(shí)進(jìn)行按需均衡分配以達(dá)到減少機(jī)動(dòng)車(chē)延誤與實(shí)現(xiàn)公平的控制目標(biāo)，而在各個(gè)情形中，個(gè)相位方案的關(guān)鍵車(chē)流組合不同，因此對(duì)四組車(chē)流延誤時(shí)間仿真數(shù)據(jù)按照車(chē)流總延誤間大小進(jìn)行排序，從而對(duì)比任一情形下模型求解的最佳方案與其他兩個(gè)方案通行需求足度相近的車(chē)流總延誤，得到圖 4-8 對(duì)比結(jié)果。表 4-4 模型優(yōu)化方案下四組車(chē)流平均延誤時(shí)間（s）交通流量情形 相位方案 總平均延誤時(shí)間情形 1方案 1 30.8方案 2 30.7

圖 4-8 兩種情形下兩個(gè)相位方案車(chē)流總延誤排序?qū)Ρ葓D（1）利用本章模型解決了案例交叉口多股搭接車(chē)流、相位設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的方現(xiàn)行方案（方案 2）的配時(shí)問(wèn)題。該模型是基于本文第三章提出的綠信比分配模型的進(jìn)一步深化，其配時(shí)優(yōu)化結(jié)果與一般綠信比分配方法結(jié)果的對(duì)比優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在第三章案例分析中體現(xiàn)，故在此不做贅述。由于兩組方案的搭接相位設(shè)計(jì)均能使交叉口獲得較高的進(jìn)口道利用效率，并且對(duì)各股車(chē)流的流量變化有一定的魯棒性，因此不管在交通流量情形 1 還是情形 2，兩個(gè)方案利用本優(yōu)化模型計(jì)算的最佳配時(shí)均使案例交叉口仿真車(chē)流總平均延誤基本一致。（2）仿真結(jié)果顯示，在車(chē)流總平均延誤基本一致的情況下，不管哪種交通流量情形，優(yōu)化模型選出的最佳相位方案的總延誤較大的車(chē)流的延誤時(shí)間均明顯比另一個(gè)相位方案有所減少，其中在情形 1 時(shí)最佳相位方案（方案 1）最大總延誤的車(chē)流延誤時(shí)間較另一個(gè)相位方案減少 22.0%，次大總延誤的車(chē)流延誤時(shí)間較另一個(gè)相位方案減少 6.0%在情形 2 時(shí)最佳相位方案（方案 2）最大總延誤的車(chē)流延誤時(shí)間較另一個(gè)相位方案減少

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2789807