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城市道路交叉口可变导向车道时空资源优化研究
| 论文题名： | 城市道路交叉口可变导向车道时空资源优化研究 |
| 关键词： | 城市道路;信号交叉口;可变导向车道;协调控制;时空资源优化 |
| 摘要： | 随着我国社会经济迅速发展，城市化进程进入快速发展时期。不断增加的汽车保有量给城市道路带来巨大的交通压力，交叉口作为城市道路网的关键节点，成为城市交通拥堵的易发场所。提高交叉口通行效率是维持城市路网畅通的关键之一，可变导向车道作为一种方便灵活的空间优化方法，对交通基础设施的要求小，能根据实际的交通流量灵活改变交叉口进口道的车道功能，同时结合信号优化，缓解交叉口进口道转向流量不均衡导致的拥堵问题，实现充分利用车道时空资源、提升交叉口整体通行效率的目的。 本文对交叉口时空资源优化的研究成果进行归纳总结，提出了确定可变导向车道设置阈值的方法并改善了可变导向车道自适应控制系统。首先，对交叉口转向交通流不均衡特性及不均衡程度进行了研究。基于交叉口不同转向车流的饱和度，分析了交叉口进口道交通流的运行与排队特征，阐述交叉口供需间的不匹配关系；并进一步分析转向交通分布的各类影响因素，总结了转向交通不均衡特性；为直观表现不同时段内各转向交通流比例的变化差异，提出了交叉口转向不均衡系数。 其次，研究了设置可变导向车道的阈值与最佳范围。通过调查国内典型城市可变导向车道的设置，将其设置形式分为三类进行了阐述，总结了交叉口设置可变导向车道需满足的渠化条件、交通条件及信号控制条件；为确定设置可变导向车道的流量临界条件及最佳范围，本文以左转可变导向车道为例，将可变导向车道设置前后进口道车均延误相等作为目标，构建等车均延误模型，求解得左转流量比例阈值及最佳范围，并通过实例验证了方法的可行性。 最后，对信号交叉口可变导向车道控制方法进行了研究。结合信号配时优化提出了一种可变导向车道自适应控制系统。该系统由交通状态预测、车道功能决策和信号协同优化三个模块组成，通过检测器获取交通实时数据，利用模糊C聚类和随机森林预测短时交通状态，在此基础上，对车道功能的切换进行决策，以适应实时变化的转向流量，实现了对可变导向车道的空间资源优化；同时为解决车道功能变化时车辆的清空问题，提高可变导向车道的安全性，提出了预信号控制方法，并对主信号配时方案进行优化研究，实现可变导向车道的时间资源优化。 为了验证阈值确定方法和控制系统的可行性及有效性，本文以城市某交叉口为例，通过现场调查获取了交叉口早高峰转向流量数据，根据阈值确定方法，判断该交叉口是否需要设置可变导向车道；并使用仿真获取实时数据进行自适应控制，对交叉口优化效果进行了分析，验证了自适应控制系统的有效性与现实应用性。 |
| 作者： | 臧铭哲 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 陆建;顾金刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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