城市十字交叉口交通信号控制模型的仿真评价

东南大学硕士学位论文城市十字交叉口交通信号控制模型的仿真评价姓名：何丽芳申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：柴干20070414城市十字交叉口交通信号控制模型的仿真评价作者：何丽芳学位授予单位：东南大学相似文献(10条)1.期刊论文王金梅.WANGJinmei城市交叉口的闯红灯违规分析研究-中南公路工程2006,31(4)闯红灯冲突比起交叉路口所有冲突占有比较高的伤害百比率.通过对西安部分城市交叉路口机动车辆违规行为的调查分析,对设置有全红灯间隔、没有设置全红灯间隔以及是否安装闯红灯自动检测系统的交叉口进行了比较研究,分析了闯红灯违规的特点,研究分析表明在信号灯相位及其间隔设置合理的前提下,实施安装自动闯红灯监测系统可以明显减少闯红灯行为的发生,闯红灯自动检测系统机动车驾驶员的行为规范得到改善.还给出了黄灯信号期通过交叉口车辆的微观仿真建模及其实验结果,初步探讨了减少闯红灯违规的有效措施.2.学位论文周申培考虑排放因素的城市交叉口交通信号控制策略的研究2009交通是现代社会的基础，是人类社会经济的命脉，人们的社会行为与交通息息相关。在我国，由于机动车保有量迅速增加、交通设施建设滞后以及管理措施不够完善等原因，交叉路口的交通堵塞现象日趋严重，从而影响到城市路网通行能力的发挥。车辆在交叉路口处反复地分流、合流及交叉，交通状况复杂，使得交叉路口已经成为制约城市道路交通功能的瓶颈。维持城市交通正常运转，需要加强交通控制与管理，积极开展对交叉路口的研究，努力提高交叉路口的通行能力。交通信号控制是运输网络的一种基本管理手段，随着智能运输系统（ITS）的发展，交通信号控制的智能化研究越来越受到重视。到目前为止，已经研究了许多交通信号控制模型。但是目前这些研究建立的模型大多数都是针对交通流的，没有将其他因素考虑在内。随着城市交通和社会经济的日益发展，汽车的保有量不断创下新高，大量机动车的出现在造成严重的交通拥挤和堵塞的同时，也引起了严重的空气污染和噪声污染。据权威统计分析，主要大城市大气污染物中机动车排放分担率呈明显上升趋势。如何在发展经济的同时，建立一个人、车、路、环境和谐发展的交通体系，这个问题已经被认为是全球最严重也是最具挑战性的课题之一。因此建立一个同时兼顾交通流情况和机动车尾气排放情况的交通信号控制模型具有重要的理论意义和实用价值。论文总结了国内外城市交通信号控制的研究进展，分析了该领域研究的发展趋势。在此基础上，针对城市交通信号优化控制问题进行了智能优化的理论分析和应用方法的研究。提出了考虑排放因素的城市交通信号优化控制系统的架构、建模方法和求解算法。通过对城市信号控制路口的交通流分析，从单点两相位、单点多相位和干线协调控制的不同层面，建立了城市交通信号优化控制的双层多目标规划模型。采用遗传算法和遗传蚁群融合算法对模型进行了仿真试验，通过与传统仿真试验结果进行比较，证明了这两种优化算法的优越性，其中，遗传蚁群融合算法优化性能更好。本论文的主要研究工作总结如下：（1）设计了考虑排放因素的交通信号优化控制系统框架。通过对城市交叉口交通信号控制发展现状和趋势的分析，将双层规划模型的研究方法与考虑排放因素的交通信号配时控制联系起来进行研究，设计了交通信号优化控制系统的架构，指出信号优化模块是交通信号优化控制系统的核心，其实质是交通信号控制模型及其求解算法。（2）从单点控制和协调控制的角度，建立了城市交通信号控制的双层多目标规划模型。以双层规划模型为工具建立了交通信号控制模型，分别对上下层模型进行详细的问题描述和数学表达。其中，路网中的机动车尾气排放量作为一个优化目标，嵌入上层模型的目标函数中。模型以路网中的车辆延误和尾气排放总量为性能指标，通过改变信号控制策略，在保证交通基本畅通的前提下，将城市机动车尾气排放量限制在一定范围内。（3）提出并实现了求解函数优化问题的遗传蚁群融合算法。遗传蚁群融合算法的基本思路是首先采用遗传算法产生有关问题的初始信息素分布；然后采用蚂蚁算法，在有一定初始信息素分布的情况下，充分利用蚂蚁算法的并行性、正反馈机制以及求解效率高等特性，高速高效地得到函数的优化解。本文以Camel函数作为测试函数，同时还以单点两相位信号优化控制模型的求解为例，通过与传统优化方法的仿真试验进行比较，采用遗传蚁群融合算法可获得最优性能指标，证明该算法是一种时间效率和求解效率都比较好的求解函数优化问题的有效算法。（4）设计并实现了基于启发式遗传算法的模型求解方法。在利用惩罚策略处理双层多目标规划模型约束条件的基础上，针对具体建立的交通信号控制模型，设计了基于启发式遗传算法的模型求解方法，并运用MATLAB软件对所设计的城市单交叉口交通信号控制的双层多目标规划模型进行实时仿真，仿真表明能达到良好的控制效果。（5）完成典型城市路网交通流情况的仿真。利用VISSIM交通仿真软件对典型城市路网的交通流情况进行仿真运行，得出了在固定信号配时方案下各项模拟输出的结果。其结果一方面可以作为参数代入典型城市路网交通信号控制的双层多目标规划模型，另一方面可以作为比较值验证以上两种优化算法的优化性能。3.期刊论文赵忠杰.丁恒.乔梅梅两近距离城市交叉口交通信号的研究-交通标准化2004,(7)两近距离城市道路交叉口属于交通控制中的特殊情况.利用交通流理论中提出的车速与密度关系,采用交通流宏观动态模型中的密度动态模型和流量动态模型,推导出两近距离城市道路交叉口交通信号相位应满足的约束条件,并通过实例论证出在这种约束条件下对交通信号进行配时是正确的且是行之有效的.4.期刊论文魏武.张起森.王明俊.黄中祥一种基于模糊逻辑的城市交叉口交通信号控制方法-交通运输工程学报2001,1(2)提出了一种基于模糊逻辑的交叉口信号控制方法,此方法不需要建立复杂的交通流模型,可以有效地解决交通信号控制过程中复杂和随机性难题.同时应用加权系数的遗传算法对模糊逻辑控制器的参数进行了优化.仿真结果表明模糊逻辑控制可以成功地应用于城市交叉口交通信号控制中.5.期刊论文李巧茹.魏连雨.马寿峰基于马尔柯夫过程的城市交叉口车辆到达模型-长安大学学报(自然科学版)2004,24(3)提出在城市交叉口多相位实时控制过程中,采用马尔柯夫方法对各相位内进入交叉口车辆数的可能性进行预估.基于交叉口车辆运行的强随机特征,交叉口车辆到达预测的准确性是控制策略准确制定的关键.根据马尔柯夫过程预测结果,系统可进行交通信号的延时和相位变化,从而使整个交叉口的平均时延得到优化.通过实例验证了马尔柯夫分析模型用于多相位交叉口短时交通流占有率预测的可用性,并将预测得到的交通流占有率与观测值进行了对比,同时对两者之间的误差进行了分析.结果表明,预测结果有助于制定实时的交通控制策略.6.学位论文孙晴城市平面交叉口交通信号控制的研究2009近年来，随着城市化进程的加快，机动车数目的激增，交通出现了日趋紧张的局面，拥堵经常发生，整个城市的经济发展受到制约，环节交通拥堵问题已迫在眉睫。在诸多交通控制手段中，交通信号控制是最简单最直接最有效的方法之一。但是，传统固定信号配时控制方案已经不能适应交通情况频繁变化的需要，因此，迫切需要一种高效、灵活且智能的交通信号配时控制方案来保障车流在城市交叉口处的顺畅通行。模糊控制是一种无模型的智能控制和方法，它靠模仿人的思维和经验进行交通控制来满足实时性的要求，并且能够快速地控制交通，是一种大有前途的城市交通控制方式。本文首先详细介绍了城市交通信号控制的主要参数、性能指标以及目前常用的交通信号控制方法，以及三大最为典型的区域交通控制系统。然后针对某一孤立的交叉口，提出了相应的交通等控制模型，设计了双模糊协调控制方案，分别经过模糊推理得到最优的相序安排和各通行相位的绿灯延长时间。用了MATLAB对其控制效果进行仿真分析，结果表明该算法可有效降低通行车辆在交叉口的平均延误时间，使交叉口的通行能力提高。接下来，在四相位的基础上对干线上多交叉口进行了研究，提出一种干线协调模糊控制方法。仿真结果表明：该方法能够有效降低车辆平均延误。7.期刊论文翁小雄.谭国贤.姚树申.黄征.WENGXiao-xiong.TANGuo-xian.YAOShu-shen.HUANGZheng城市交叉口交通流特征与短时预测模型-交通运输工程学报2006,6(1)时间尺度大于15min的城市交通流预测模型已无法满足交通信号实时控制和交通信息实时发布的需求,通过对广州市中心区交叉路口交通流长期观察和数据采集,分析了各种时间尺度的交通流特性,提出以路口信号周期作为时间尺度,绿灯流率作为变量的ARIMA(p,d,q)短时交通预测模型.以1个和3个信号周期的时间尺度为例,对城市交叉路口不同时间段交通流进行建模和预测.结果表明ARIMA(p,d,q)预测模型结构稳定,算法简单,时间尺度为3个信号周期的预测模型可以很好地保持交通流特征,均方根误差为0.0159,预测精度较高.8.学位论文梁娟城市交叉口交通安全检测与评价2007本文为了通过现有的智能交通信号机系统改善目前城市交叉口的安全问题，首先对智能交通信号机的发展现状进行了分析对比；然后运用交通冲突技术进行了典型混合十字交叉口冲突分析，提出了一种基本的六相位控制方案；根据冲突分析的结果和驱动板在智能交通信号机中的作用，将驱动板硬件分为三个单元即基本控制单元、绿切控制单元和通讯单元；继而基于P89C58和ispLSl1048E完成了驱动板的硬件设计，并采用模块化思想，以C51为编程语言，完成了基本控制单元的软件设计；最后，完成了驱动板双级交通安全检测方案设计，该方案通过P89C58的软件编程实现了第一级安全检测，以ispLSl1048E硬件实现了第二级安全检测，有效地确保了交叉口智能交通信号控制方案的正确执行。本论文的创新之处在于，在智能交通信号机驱动板设计中运用交通冲突技术设计了双级交通安全检测方案，该方案可以在有效地保证交叉口通行能力的前提下，减少交通冲突引发的交通事故，提高交叉口的安全性。9.期刊论文冯宣东城市交叉口信号控制效果实时检测与评价系统-中国交通信息产业2004,(12)交叉口信号控制效果的检测与评价是交通信号控制系统的重要内容,本文通过使用跟车法测速系统,提出对包括单点和绿波控制效果的实时检测手段,为交通工程师综合分析信号配时参数和优化信号控制提供了一个简单和实用的方法.10.学位论文吴小丹基于微观交通仿真的城市交通控制方案评价研究2007城市交叉口和快速路作为城市交通的主体结构，其适宜的交通控制对于缓解城市总体路网的交通压力、减少出行时间、提高经济和社会效益起到了积极的作用。为了更及时、更确切地了解交通控制方案实施前的影响，需要对交通控制方案进行影响评价。本文回顾了近年来评价交通控制方案的方法，详细描述了城市交叉口信号控制及城市快速路交通控制的基本原理，提出了基于微观交通仿真的评价框架。通过该框架，可以有效地确定交通控制方案优点、缺点，也可以确定交通需求、路段瓶颈情况等各种因素对其的影响作用。该框架充分考虑了现代交通控制技术的新颖性及其复杂性，使用外部应用程序作为外部插件嵌入到路网交通流的仿真中。同时，在PARAMICS微观仿真模型的基础上，总结适合交叉口交通信号控制方案与快速路交通控制方案的评价方法。根据该框架及评价方法，本文利用微观仿真平台PARAMICS对广州市江南大道与昌岗路的交叉口的信号配时优化方案及广园快速路的限速方案进行评价。结果表明基于微观交通仿真的评价框架及评价方法，可以有效、便捷地对交通控制方案进行定量评价；交通控制方案的实旋效果通过仿真平台可以清楚、生动地显示，具有重要的实用价值。本文链接：授权使用：杭州电子科技大学(hzdzkj)，授权号：ee7d2b3a-03b7-413b-951d-9dd60110608b下载时间：2010年8月18日