基于卡口数据的非公共周期干线协调控制方法研究

【摘要】：随着城市化的快速发展,为了更好实施道路交通管理,卡口车辆智能检测系统被应用到各个城市当中,通过卡口检测系统可以获取实时的车牌照数据和车辆轨迹数据以及各条道路的车流量以及道路运行状态的变化,高效的数据收集与提取能为干线协调优化方案提供更精准的数据支撑。一般情况下协调控制方案使用历史数据设计周期时间与相位差,这导致了控制的滞后性,同时也不能够实现动态实时的控制干线。因此,如何利用好智能卡口数据使交通控制更加主动化就显得十分的重要。在本文中,将研究利用交通智能卡口对路段和交叉口的检测数据实现干线的短时交通流预测方法,实现数据“主动”化,进一步优化干线协调控制方案,现有的干线协调控制优化方法已经研究的很多,优化方向往往是从绿波带最大化和干线系统延误最小化的两个方面,但是两种优化方向均建立在公共周期的约束条件下,公共周期时间一般选用多个交叉口中最大最佳周期时间,由于实际路段因地理因素的影响,各个交叉口大小、实际交通量均不同,这难免会产生时间和空间上的浪费,因此本文研究非公共周期的协调控制模型,打破公共周期的时间限制,为后续研究干线协调控制提供新思路。首先,总结国内外干线协调控制的研究现状,并分析不同方法的优缺点,同时提出本文的主要研究内容和技术路线图。其次,分析协调控制重要参数,得到参数间的相关关系;随后,分析交叉口种类,并进行再分类工作以及交通小区的划分。研究分析已有的交通小区OD预测模型,分析其特点并优化其参数,建立适用于干线的短时交通流预测模型,为后续建立非公共周期协调控制方案提供数据支持。然后,解释说明非公共周期干线协调控制机理,推导使用非公共周期时,交叉口间的约束条件,确立非公共周期模型的基础参数和参数之间的相关关系。对建立的非公周期时局图进行延误分析,建立优化目标函数。利用动态规划的思想结合以上参数建立非公共周期的干线协调控制模型。为了最大化完善模型,将模型计算出的方案再做绿信比修正,至此完成模型的建立。最后,为了验证模型的有效性选取实际路段进行仿真实验,结果表明:实行非公共周期干道协调控制后,相比于公共周期协调控制模型,车辆平均延误、干线系统总延误、平均停车次数均降低,以此证明了非公共周期协调控制的有效性,为干线协调控制提供了新的思路。