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原文传递交叉口感应自组织控制规则与绿灯延时优化

论文题名：	交叉口感应自组织控制规则与绿灯延时优化
关键词：	城市交叉口;随机特性;单位绿灯延时;自组织控制规则
摘要：	城市道路交叉口信号控制是城市交通网络管理的重要方式，其具有高度的复杂性和广泛性，一直是城市交通控制的热点研究问题。交通信号控制的智慧化和系统优化对城市交通实现安全、有序和畅通的运行具有重要作用。传统的自适应控制方法对一个固定周期内的相位相序进行重新组合和时间资源再分配，信号周期的存在限制了可分配的时间资源。当绿灯时间调节能力达到了极限时，对相位绿灯时长进行调节已无法得到需要的优化效果。同时固定的相位顺序也无法对急需放行的车流进行有效疏通。因此，研究无信号周期、无绿信比、无固定相位相序的自组织交通信号控制方式，实现对交叉口交通状态的实时判别和交通流向的灵活放行是交叉口智慧化运行的重要方向。本文针对非饱和单交叉口，基于交通流的随机特性，对感应自组织控制的单位绿灯延时和自组织控制规则进行了优化，以提高感应自组织控制的控制效果，进一步提高交叉口运行效率。主要研究内容如下：　　（1）通过对交叉口轨迹数据进行清洗得到准确的交叉口各个流向车辆的车头时距数据，并利用卡方拟合优度检验方法对车头时距的概率分布进行了拟合检验，得到了交叉口各个流向的车头时距概率分布函数。　　（2）提出基于滚动时域原理的交叉口车头时距概率分布参数动态标定方法，动态优化交叉口概率分布参数，为信号控制参数的优化提供准确的车辆随机到达规律。　　（3）基于参数动态标定得到的概率分布函数，建立了绿灯延长时间计算模型。在此基础上以满足各流向车辆实时消散需求为目标构建了单位绿灯延长时间优化模型。实现了单位绿灯延时请求对交叉口车辆随机到达规律的动态适应，从而合理调控相位绿灯时长。　　（4）为实现对交叉口交通流的灵活、安全且高效的组织，建立了三个主要的感应自组织控制优化规则。其一，基于相位绿灯损失模型和交叉口流向相容性建立相位流向动态组合规则。实现了相位组合方式与交通流到达的波动性相适应。其二，基于均衡延误模型计算相位优先度，建立了相应的相位放行规则。实现了对流向交通状态的动态判别，及时疏散交通压力更大的流向车流。其三，基于单位绿灯延长时间优化模型建立车流连续放行规则，对相位绿灯结束时刻做出合理判断。　　（5）最后以重庆沙坪坝区某个安装有微波雷达检测器的交叉口为例，设计三个仿真方案：传统感应自组织控制方案；单位绿灯延时请求优化模型效果验证仿真方案；基于规则优化和单位绿延时优化的感应自组织控制方案。并利用SUMO软件对方案进行仿真分析。　　通过控制方案的对比分析，结果表明：和方案一相比，方案二交叉口平均行车时间减少10.9%；车辆平均速度增加13.4%；单车平均延误减少11.2%；平均排队减少7.9%。方案三交叉口的平均行车时间减少了15.7%；车辆平均速度增加了14.9%；单车平均延误减少了14.2%；平均排队减少了23.2%。仿真结果证明了本文提出的基于单位绿灯延时优化和规则优化的感应自组织控制方案可以有效降低非饱和交叉口通行延误，提高交叉口运行效率。
作者：	喻火
专业：	交通运输工程
导师：	郑星;刘伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022