基于时空饱和度的单点信号控制方法研究

【摘要】：随着城市经济的飞速发展，居民出行需求不断地提高，给城市交通带来了一定的压力和负面效应。目前，交通拥挤是世界普遍关注的主要问题，它给城市的发展带来一定的阻碍作用，给人们的日常生活和出行也带来一定的影响，因此必须采取一定的措施缓解交通拥挤，才能提高城市交通环境的质量。交叉口作为城市交通网络的关键节点，对整个城市网络的交通运营起着至关重要的作用。城市交通拥挤往往源于某一局部，而交叉口是主要地带，若能及时发现交通拥挤，采取合理的信号控制，可以有效地避免拥堵扩散，对城市交通控制有着重要的意义。因此，对交叉口进行合理控制是改善交通拥堵的关键切入点。目前，单点交叉口控制在信号控制中仍处于主导地位，可以有效地解决交通混乱等现象，对提高整个城市网络的通行能力具有重要意义。 本文在国内外研究现状的基础上，提出了论文的研究方向、主要内容及相关技术路线。首先，阐述了单点信号控制的一些基本参数（绿信比、信号周期、信号相位、饱和流量等）、效果评价指标（延误、排队长度、通行能力），采用韦伯斯特理论建立延误模型，并概述了交叉口通行能力、饱和度的计算方法，在此基础上分析了运用传统交通流模型、交通波理论、概率论方法建立排队长度计算模型，通过对比分析，研究得出交通波理论在计算动态排队长度方面具有一定的优势性的结论。其次，应用交通波理论对交叉口排队长度造成的影响进行详细的分析，分别从交叉口的畅通、轻微拥堵和严重拥堵三个层次进行系统地介绍，在此基础上进行排队长度的计算，研究表明格林希尔治模型适合于描述交通流密度不大情况下的交通状态，而对于密度较大的交通流应采用其他方法，在此应用Grenberg模型来计算交通波，并利用格林伯模型对交通波模型进行修正，使其适合实际计算需求，根据修正后的交通波波速及交通波在交叉口的传播特性，提出产生二次排队的临界值和排队消散长度的计算方法，为下一步信号控制算法的研究提供数据支持。再次，通过充分考虑交叉口的时间和空间资源的利用率，提出了基于时空饱和度的单点交叉口信号控制方法，对韦伯斯特模型进行改进，综合考虑排队消散长度和路段长度对信号配时的影响，以时空饱和度分配绿灯时间为约束，延误最小为目标，建立基于时空综合饱和度的单点信号控制模型，采用1stOpt进行参数求解，并与韦伯斯特方法进行比较，通过实例验证信号控制模型的有效性。

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U491.51