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混合交通状态下区域信号协调控制

单敏  
【摘要】:目前城市交通拥堵问题的加剧严重影响了城市的发展。尤其是早晚等高峰时段车流频繁变化,城市路网交通的状况常常处于混合状态,即部分路网处于非饱和状态,部分路网处于过饱和状态。这种情况下,现有的非饱和协调信号控制或过饱和协调信号控制单独应用于路网的效果难以令人满意。为了解决上述问题,本文在国内外城市交通信号控制研究现状的基础上,分别研究了非饱和状态下和过饱和状态下已有的路网协调信号控制方法,最终提出了混合交通状态下的路网协调信号控制方法。主要研究工作包括如下三个方面:1.提出了非饱和状态下基于子区划分的绿波协调控制方法。在传统最大绿波带优化模型的基础上进行了改进,以此建立了不同带宽最大绿波带优化模型,进一步分析复杂干线下最大绿波带优化模型的控制方法及其参数优化方法,并提出了非饱和状态下子区的划分方法。仿真结果表明基于子区划分的绿波控制优于传统绿波控制。2.通过仿真研究验证了基于线性二次型最优控制的区域协调绿信比自适应控制方法在过饱和状态下的控制效果。该方法应用store-and-forward模型描述了过饱和状态下的车流运行动态,并利用线性二次型最优控制方法设计区域协调绿信比自适应控制器。仿真结果表明该方法在过饱和状态下明显优于传统定时控制。3.提出了混合交通状态下基于子区划分的区域信号协调控制方法。首先,通过过饱和交通状态识别算法引入排队消散度和拥堵溢流度定量描述交叉口的拥堵程度,进而提出交叉口拥堵指数和路网拥堵指数两个指标用于混合状态下控制区域的划分,针对不同状态区域进行不同的处理。其次,为了处理路网交通流状态的实时动态变化,给出了混合状态下子区划分的动态划分及调整方法。本文提出的混合状态区域协调控制系统采用分级递阶式控制结构,包括中心控制级、过饱和和非饱和子区控制级、过饱和和非饱和子区协调级和路口执行级,各控制级分工合作,相互配合共同完成了对复杂区域路网的智能协调控制。仿真结果表明基于子区划分的区域路网协调控制能有效提高复杂路网的通行效率。


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