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基于深度时段划分的交叉口信号控制策略
| 论文题名： | 基于深度时段划分的交叉口信号控制策略 |
| 关键词： | 交叉口;时段划分;交通状态;通行需求;通行能力;协调信号控制 |
| 摘要： | 伴随着经济发展，交通出行需求的增加导致交通拥堵问题日益严重，对人们生活质量和经济发展都有严重的影响。因此，交通拥堵问题是当前城市发展中最重要也是最亟待解决的问题之一。 目前，对于交通信号控制的研究较多，然而交通拥堵问题仍无法得到有效解决。主要原因在于我国大部分交叉口的基础设施信息化水平较低，较难满足信号控制所需的精确和实时性；在信号控制方面，目前的时段划分基本依靠人工经验，准确性较低。针对欠饱和状态，没有考虑实际通行需求，空放和二次排队现象较严重。针对饱和以及过饱和状态，缺少对关联交叉口渠化方面的考虑，协调控制策略存在一定的不足。本文上述问题进行了研究和探索。 本论文采用交叉口卡口数据，卡口数据具有分布广，数据准确，容易获取等特点。如何将卡口数据分析并应用于交叉口信号配时有重要的理论和实际意义。本论文重点研究了基于深度时段划分的交叉口信号控制策略，主要研究内容和创新点如下： （1）通过分析流量数据之间的关系，首先用基于Fisher最优分割的有序聚类算法对流量数据进行时段划分，再用K-means聚类算法进行状态划分，通过上述两个步骤，得到了时间序列和流量状态的分段点。接着通过状态值合并时间序列的分段点进而得到对流量数据的时段划分结果。该方法对K-means等聚类算法聚类后离散点较多的情况有一定的改进效果，同时增强了应用Fisher最优分割算法对时段状态的识别能力。 （2）针对欠饱和状态的时段，提出了一种基于通行需求的单交叉口信号配时方法。该方法对车辆到达和驶离情况进行分析，同时结合启动延误，车头时距，车辆到达率等参数，给出车辆通行所需的绿灯时长。将车流量，车辆到达率与绿灯时间建立了微观上的数学关系，使得信号配时满足各相位的通行需求，可以有效避免二次排队和空放现象的发生。 （3）针对饱和及过饱和状态的时段，提出了一种基于通行能力的交叉口协调信号控制方法。首先关联关键交叉口与上游交叉口的车道组通行能力，其次关联关键交叉口与下游交叉口之间路段的承载力，得到关键交叉口协调方向的绿灯时间，对其余相位根据流量比进行合理分配。该方法通过协调上下游交叉口来保证关键交叉口协调方向的通行能力，同时满足了其余相位的通行需求。 （4）将上述三个研究内容整合，并设计了一套交叉口时段划分以及信号控制方法。通过仿真验证，对比原配时方案，Webster模型以及本文方案。仿真结果验证了本文方法的有效性。 |
| 作者： | 董栩鑫 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 张伟斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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