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《吉林大学》 2004年
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城市交通控制信号配时参数优化方法研究

栗红强  
【摘要】:随着我国国民经济的持续高速发展、城市化进程的加快以及机动化水平的提高,城市交通问题在一定程度上已成为制约城市经济、社会可持续发展的瓶颈。先进的城市交通控制系统是提高城市交通运行效率的重要途径之一,同时它也是城市现代化的一个重要标志。在我国,城市交通控制系统的作用还远未得到充分发挥。 本论文选择城市交通信号控制中的核心问题——信号配时参数优化作为研究内容,着重研究优化目标、模型及方法。本论文的研究成果为深入研究适合中国国情的城市交通控制系统奠定了基础,可以为我国实施先进的城市交通控制提供理论依据,具有较高的学术价值和指导作用。本论文的研究内容由以下几个相互关联的部分组成,具体内容如下: (1)城市交通控制系统基本理论。该部分首先介绍了交通信号控制中信号相位、信号阶段、周期时长、绿信比、相位差等基本概念;接着讨论了交叉口设立信号灯的利弊和依据;然后研究了信号相位相序优化设计原则和方法;最后探讨了城市交通控制系统信号配时优劣的主要评价指标和辅助评价指标,以及它们与信号配时参数的关系。这些内容是全文的基础,为信号配时参数优化的深入研究提供了基本理论依据。 (2)周期时长优化方法研究。周期时长和交叉口通行能力、车辆平均延误等直接相关,在固定式(或自适应)信号配时中,它是决定交通信号控制效益的关键控制参数。本部分深入研究了各种常用周期时长优化方法,包括:TRRL法、ARRB法、HCM法、冲突点法,对比分析了各自的优缺点。然后利用交通流量、时间占有率两个交通流参数,提出了反映交叉口交通负荷的交通强度模型,作为周期时长的优化依据。根据时间占有率计算公式,可将其转换为速度的函数,利用交通流理论流量与速度关系的伊迪模型,研究了交通强度随流量的变化规律。针对常见的2~5个关键相位交叉口,首次给出了基于交通强度的周期时长优化模型。该方法可以唯一地确定交通流的状态,弥补了以前方法的缺陷。通过长春市三个交叉口的摄像调查,对方法进行了验证,周期时长计算 WP=132 值与实际交通状况较吻合,低峰时段延误较低,高峰时段通行能力较大,实现了优化目标,可用于周期时长的优化。论文还提供了一个四关键相位交叉口的配时实例。最后,论文研究了协调控制中周期时长的优化方法,包括周期时长的确定和双周期交叉口的判断。 (3)绿信比优化方法研究。绿信比反映交叉口各相位绿灯时长的大小,绿信比优化就是在各相位之间合理分配绿灯时间。本章首先回顾了韦伯斯特提出的“等饱和度”原则,以及阿克塞立科的“不等饱和度”修正方法,进而研究了关键相位的判断方法,并在此基础上深入研究了有无搭接相位等情况下绿信比的优化以及实际绿灯显示时间的计算。 (4)相位差优化方法研究。相位差是城市交通协调控制中的一个重要配时参数,它直接关系到协调效果的好坏。本部分对图解法、数解法、结合法、爬山法进行了研究,分析了各自的优缺点。并对实用相位差优化方法——数解法进行了改进,改进后的数解法可以实现流量不平衡下的双向绿波计算,存在双周期交叉口的协调子区绿波带计算,影响绿波带宽度交叉口的识别,绿波带线性方程组的求解等功能。同时论文根据长春市路段车流离散特性调查,以车辆延误为优化目标,应用结合法研究了区域控制下基于车辆到达与驶离图式的相位差优化方法。 (5)感应控制配时参数优化方法研究。感应控制是一种非常灵活的交通控制方式,在一些特定条件下具有非常好的控制效果。本部分首先回顾了感应控制的发展状况,以及感应控制的分类和简易流程;接着详细研究了感应控制配时三参数优化方法和理论。首次提出了可变单位绿灯延长时间的优化模型,并以长春市明德路-百汇街交叉口为例进行了研究。 最后论文对所做工作进行了总结,分析了论文所取得的进展及成果,并提出了需要进一步研究的内容。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U491.5

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