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原文传递城市区域交通控制技术研究

论文题名：	城市区域交通控制技术研究
关键词：	城市路网;区域交通控制;路网双层规划;遗传算法
摘要：	近年来城市道路交通拥挤和交通阻塞已经成为世界大中城市普遍存在的问题，并且由此带来了一系列的社会问题，比如交通事故剧增、环境污染等。大力发展城市交通智能控制系统是解决现代社会交通需求与供给矛盾的重要途径之一。实现城市交通系统的智能控制不仅有利于提高交通运输效率，增加道路交通运营安全，而且还关系到土地资源与能源的合理利用、城市环境的改善，乃至国民经济的持续发展和社会效益的提高。　　城市交通控制系统中，一般包括单点控制系统、干线控制系统、区域控制系统等几种划分和研究方式，尽管各种控制方式均具有不同的适用范围，但显然，城市交通拥堵在整个城市范围内普遍存在，交叉口之间的相关性非常明显，在一个区域中，单个交叉口信号的调整往往会影响到相邻若干节点和路段交通流的运行状况，单个交叉口的拥堵可能会逐步影响到周边数个交叉口。单点控制系统无论多么优化，也无法缓解某个区域或整个城市交通拥堵。因此，以某个区域甚至整个城市作为研究对象的区域信号控制理论方法研究也越来越受到重视。如何从整个系统的战略角度出发，将区域内的所有交叉口作为研究对象，同时对所有交叉口进行有效交通信号控制设计，以提高整个控制区域内的交通运输效率，已成为城市交通控制发展的新课题。本文研究重点也在于此。　　论文针对区域交通控制的关键技术展开研究，主要包括了以下几个方面: 　　 (1)本文将交通规划理念作为宏观控制的一个方面，从宏观层面考虑交通网络优化问题。基于均衡配流的思想，探讨了利用双层规划方法建立城市区域网络设计问题。在分析一般行程时间可靠度基础上，提出了绝对可靠度和相对可靠度的概念，从而更精细化描述路网在一天内的稳定性变化。并将行程时间可靠度与常规的交通阻抗相结合，作为广义的交通阻抗引入到路网设计的上层规划目标函数中，为路网设计开拓了新的优化思路。　　 (2)论文研究了交通状态辨识问题。本文在总结归纳状态分析方法的基础上，从量化角度提出了控制小区划分思想。论文设计了小区划分的原则，并提出了具体算法，可作为系统的交通状态辨识的基础工作，并通过以较大的路网实例验证了该算法的可行性。　　 (3)本文重点对区域交通信号控制问题做了研究，总结了区域交通信号控制系统常见的结构类型、控制策略，针对现有模型多数没有考虑各不同路口路段交通状态差异的特点，本文建立了基于均衡配流的双层规划模型，上层模型优化停车延误，下层模型解决均衡配流，并将状态划分的结果作为重要的因子引入到上层规划模型中。论文还探讨了双层规模模型的求解算法，提出了遗传算法和模拟退火结合的智能方法，通过一个标准测试网络验证了算法的有效性和局限性。　　 (4)论文将交通管理也作为宏观控制的一种手段，对大型活动区域的交通问题用管控一体化的思路做研究。首先对大型活动从交通需求特性、交通流特性和交通管控方面做了分析，重点从技术层面对管控措施做了研究。提出了活动区域交通控制的双层规划模型，统筹优化三个方面:大众离场的疏散效率、活动对周边交通影响程度、交通管控措施投入成本，利用遗传算法求解该问题，并通过济南市全运会的交通管控实例对模型做了验证。　　在对上述问题进行探讨后，论文总结分析了创新点以及存在的不足，提出了未来的研究重点和方向。
作者：	张良智
专业：	检测技术与自动化装置
导师：	贾磊
授予学位：	博士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文