城市路网状态一致与边界协作信号控制方法研究

发布时间：2017-05-21 13:17

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【摘要】：目前,各大中城市道路交通阻塞程度日趋严重,严重影响了人们的出行,同时也造成了巨大的经济成本、社会成本和环境成本的浪费。为解决交通拥堵问题,人们也采取了一系列的措施,如加强路网基础设施建设、发展地铁、轻轨、建设城市外环线、高速公路等,这些举措为缓解交通拥堵做出一定的贡献,但并不是长期有效的办法。国内外学者的研究表明,合理的交通信号控制策略可以缓解城市交通拥堵。因此,本文从交通信号控制层面入手,对城市路网进行优化,研究工作总结如下。第一,基于路网可达性的子区动态划分。对整个路网进行动态子区划分,将交通状态相似的交叉口作为同一个控制小区进行信号控制。首先,以路段阻抗为权值将路网抽象为加权有向图；其次,根据图论中基于可达性的网络结构分解理论对路网进行动态子区划分；最后,以子区内路段占有率方差为评价指标对初步子区划分结果调整,保证子区内部路段状态的相似性。第二,路网状态一致信号控制方法。首先,结合上下游路段内车流交换的守恒关系建立路网模型；其次,以路网状态一致为控制目标给出稳态控制律；最后,为解决原有固定相位相序可能对算法有效性的约束问题,提出动态相位相序组合方法,并给出该方法的执行步骤和适用条件。第三,边界协作信号控制方法。同样以路网状态一致为目标,采用部分变量稳定性的方法,对路网的边界输入进行反馈控制,并给出了反馈增益矩阵K的详细计算过程。最终给出了集中式的边界反馈信号控制和分布式的状态一致信号控制流程。对于本文提出的信号控制方法,分别使用VB以及交通仿真软件Paramics和VISSIM对亦庄地区路网进行了验证,并给出了验证计算过程和仿真对比结果,仿真结果验证了本文方法的准确性和有效性。
【关键词】：城市交通网络 子区划分 一致性 过饱和 边界协作
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.54
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 子区划分方法9-10
• 1.2.2 区域协调控制10-13
• 1.3 研究内容及技术路线13-15
• 第二章 基于路网可达性的子区划分15-33
• 2.1 引言15
• 2.2 基于可达性的网络结构分解15-23
• 2.3 路网子区划分23-32
• 2.3.1 子区划分流程23-26
• 2.3.2 实例26-32
• 2.4 小结32-33
• 第三章 路网状态一致信号控制方法33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 路网模型33-36
• 3.3 信号控制算法36-41
• 3.3.1 稳态信号控制律36-37
• 3.3.2 动态相位相序组合方法37-41
• 3.4 实例41-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 边界协作信号控制方法47-64
• 4.1 引言47
• 4.2 子区边界协作的反馈控制47-51
• 4.3 城市路网信号控制方法架构51-52
• 4.4 实例52-63
• 4.4.1 仿真平台52-55
• 4.4.2 仿真流程55-63
• 4.5 小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 参考文献66-70
• 附录A70-71
• 附录B71-75
• 在学期间的研究成果75-76
• 致谢76

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本文编号：383771