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交叉口可变导向车道自适应控制与协同优化方法研究
| 论文题名： | 交叉口可变导向车道自适应控制与协同优化方法研究 |
| 关键词： | 道路交叉口;可变导向车道;自适应控制;协同优化 |
| 摘要： | 随着我国社会经济的高质量发展，城市中心商务区和郊区居住区职住分离的现象愈加显著，道路交叉口在不同时段内的通行需求度呈现不均衡波动，引发转向不均衡拥堵问题。可变导向车道作为一种灵活的控制手段，通过动态调整交叉口进口道的车道功能来实现车流的均衡疏导，可以有效缓解转向式潮汐交通拥堵问题，从而提高交叉口的通行能力。但目前可变导向车道的控制方式大都为固定周期式，并未充分开发车道功能的可变特性，缺乏根据实时交通流变化与信控方案的协同优化。鉴于此，本文提出了交叉口可变导向车道自适应控制与协同优化方法，主要研究内容总结如下： 1、在总结现有控制优化方法不足的基础上，提出了单交叉口可变导向车道自适应控制与协同优化方法。首先，为保证本文各项模型求解的时效性以及准确性，提出了一种改进后的萤火虫算法对LSTM、FCM模型进行优化，实现对未来时刻左转、直行车道交通状态的预测。其次，结合预测的交通状态与相关阈值条件对车道功能进行决策与切换。最后，在车道功能属性变更后利用多目标优化的方法，对不同状态下交叉口的信号配时进行协同优化。以此充分开发了车道功能的可变特性，提高了交叉口的通行效率。 2、在有效提升单个交叉口运行效率的基础上，将应用范围扩展至下游关联路口，提出了考虑关联路口的可变导向车道协调控制与优化方法。首先，利用关联度综合模型完成对可变导向车道控制子区的动态划分，以此确定受可变导向车道功能切换影响较大的下游关联交叉口。其次，综合考虑关键路口以及下游关联路口的实际路况对可变导向车道的属性进行决策与切换。最后，针对关键路口与下游关联路口分别制定不同的信号优化策略，对可变导向车道控制子区进行协调控制与优化，从而有效规避了可变导向车道下游关联路口产生交通拥堵的风险。 3、选取绵阳市内某条交通主干道设有可变导向车道却仍常出现转向式潮汐交通拥堵现象的交叉口及其下游相关区域作为研究对象。结合车均延误、通行能力、排队长度等指标，利用Python、Vissim对固定周期式控制以及本文所述的两种优化方法进行仿真分析。实验结果表明，本文提出的交叉口可变导向车道自适应控制与协同优化方法可以有效解决交通流转向不均衡现象导致的拥堵问题。 |
| 作者： | 沈良晨 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 彭博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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