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原文传递智能网联环境下干线信号协调控制方法

论文题名：	智能网联环境下干线信号协调控制方法
关键词：	交通信号;控制策略;智能网联车辆;出行特性
摘要：	近年来随着国民经济的快速发展以及城市机动化水平的迅速提升，城市道路网络面临着越来越严峻的交通出行压力。作为城市的重要出行通道，城市干道的交通运行效率更是很大程度上决定了整个城市的交通出行体验。城市干线信号协调控制通过协调干道上相邻交叉口间的信号配时，在交通信号层面为干道车流构建出行通道，以实现降低车辆延误、提升干道通行效率的目的，一直以来被认为是一种经济、有效的交通管控手段。然而，不断革新的智能网联交通技术以及更加复杂的交通场景，为城市干线信号协调控制带来了新的机遇和挑战。一方面，多源交通大数据为控制方案的制定提供了数据基础，V2X通信技术为控制策略的落实提供了更多的操作空间；另一方面，绿色出行的发展需求、自动驾驶车辆的部署等发展趋势要求干线信号协调控制能够应用于更加复杂多变的交通场景。　　因此，本研究从城市干道管控的实际需求出发，首先针对单一交通流环境下的干线协调控制方法进行研究，实现从单一出行模式到多种出行模式的覆盖。然后将研究场景从单一交通流环境拓展到混合交通流环境，对设有自动驾驶专用道的干线信号协调控制进行研究。论文的研究可以丰富干线协调控制理论体系，为城市干道的管理及控制决策提供了理论支持。论文主要可以分为以下三个部分：　　1）提出了面向全路径车流的干线信号协调控制方法考虑到传统多路径干线信号协调控制建模存在路径冲突以及计算量庞大的问题，提出新的全路径建模思路。将完整的出行路径在交叉口处打断，以单个路径作为建模单元，通过相邻路段绿波带间的连接实现路径的重构。在建模过程中引入状态变量以及松弛项，避免不同路径间的冲突问题。通过重叠带宽表征绿波带间的连接程度，并在线性化约束体现在模型中。优化方案中最终的协调路径根据多源交通大数据获取的出行路径分布信息确定，不同路径带宽下限由获取的路径流量决定。不同出行路径的协调速度可以差异化设置，并通过速度诱导引导车辆按照协调速度通行。仿真结果表明了模型的有效性。该模型可以为智能网联环境下城市干道实现不同路径的精细化、差异化管控提供支撑。　　2）建立了考虑多线路公交优先的干线信号协调控制模型通过分析社会车辆和公交车辆的出行特性，分别以单个路段以及单条公交线路作为优化单元，以信号配时参数作为联系，构建社会车辆和公交车辆的绿波带约束。引入松弛项，避免了社会车辆多路径以及公交车辆多路线间的冲突。通过多目标优化，协调社会车辆和公交车辆的出行权益。不同公交线路的权重随着发车间隔的变化而变化。公交车辆在站点的停靠时间由获取的站点乘客数决定，并可以根据交叉口的信号配时信息进行进一步调整。站点停靠时间信息及建议车速可以通过网联终端传递给公交车驾驶员。仿真结果表明该方法可以同时显著提升社会车辆及公交车辆的通行效率，为智能网联环境下多模式交通精细化管控提供支撑。　　3）建立了考虑自动驾驶专用道的干线信号协调控制模型传统的干线协调控制方法无法完全发挥智能网联车辆自动化、网联化的优势。通过分析在限速范围内智能网联车辆在交叉口的到达时间区间与交叉口信号配时参数之间的关系，将连续建模问题离散化，构建智能网联车辆的不停车约束。通过二次积分形式构建智能网联车辆的通行效率目标。同时设置简单的速度规划策略，使智能网联车辆以尽可能快的速度不停车通过交叉口。仿真结果表明，相较于传统的干线信号协调控制方法，该方法可以显著提升智能网联车辆的通行效率，从而为设有自动驾驶专用道的城市干道提供协调管控方案。
作者：	徐亮
专业：	道路与交通工程
导师：	金盛
授予学位：	博士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2021