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考虑排放特性的环形交叉口信号配时多目标优化方法研究
| 论文题名： | 考虑排放特性的环形交叉口信号配时多目标优化方法研究 |
| 关键词： | 环形交叉口;信号配时;多目标优化;轨迹跟踪;车辆排放;多目标蒲公英优化算法;信号控制 |
| 摘要： | 环形交叉口在城市道路交通发展初期发挥了积极作用，然而随着道路交通需求的增长,环形交叉口通行能力不足的缺点凸显，已成为制约城市交通发展的瓶颈。环形交叉口拥堵成为常态，甚至发生“死锁”、“车流回溢”等现象，进而影响交叉口周边道路的通行效率，同时车辆尾气排放的增加使得城市交通环境日益恶化。交叉口信号控制是解决环形交叉口交通拥堵、污染严重问题的有效途径之一，合理设计信号控制方案已成为工程师和学者们普遍关注的热点之一。基于此，本文以车辆排放量最小、平均停车次数最少和车均延误最小为目标建立交叉口多目标配时优化模型，并提出改进多目标蒲公英算法进行模型求解。研究成果能够为城市交通管理部门提供决策支持。 介绍环形交叉口在国内外的发展和研究现状，总结了环形交叉口信号控制的三种常见方式，详细介绍了每种控制方式的内容、相位结构和交叉口渠化方案，并分析三种信号控制方式的适用条件。 提出了基于车辆轨迹的尾气排放量计算模型，对环形交叉口的车辆排放总量进行研究。利用轨迹追踪软件Tracker获取各进口道车辆速度与加速度，以车辆平均速度与加速度作为参数构建比功率计算模型，从而得到周期内进口道及交叉口的车辆排放总量。 以周期内车辆排放总量、车均延误、平均停车次数为目标函数，以有效绿灯时间、周期时长为约束，建立信号配时多目标优化模型;改进多目标蒲公英算法对配时模型进行求解，在繁殖变异阶段加入非支配解保护机制，设置免疫函数及阈值保护非支配解防止其变异，降低非支配解的变异概率，保证优秀基因得以繁殖，从而加快蒲公英算法的搜索效率,提升算法计算效率和精度;最后运用基于熵权的TOPSIS法从最优解集中求得单一解。 选取工程案例威海市海滨路-上海路环形交叉口，调查分析交叉口渠化现状及交通流动态变化规律，针对工作日高峰、平峰、非工作日高峰等三个时段进行配时方案优化设计;Vissim仿真不同优化方法设计方案的交通流运行情况，对比NSGA-Ⅱ、多目标蒲公英优化算法和本文算法的信号配时优化方案的效果。结果表明，本文方法设计方案可有效提高环形交叉口通行效率，且降低了交叉口车辆尾气排放总量。 |
| 作者： | 郭玉彤 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 陈秀锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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