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交叉口群自适应划分及信号控制多目标优化方法
| 论文题名： | 交叉口群自适应划分及信号控制多目标优化方法 |
| 关键词： | 交叉口群;自适应划分;信号控制;多目标优化;车流速度 |
| 摘要： | 城市交通网络紧密联系，交叉口、干线和交叉口群之间存在复杂关联性;路网交通拥堵呈现出从单点到区域性的演化态势，实现交叉口群子区单元的协调控制优化对于缓解交通拥堵具有重要意义。传统的区域交通控制方法尽管考虑了交通网络拓扑结构的复杂性，但尚未满足交通流的动态变化需求。对此，以交叉口群为研究对象，系统性分析影响相邻交叉口的关联性因素，构建交叉口群综合关联度模型，并对交通路网进行交叉口群自适应划分;分析交叉口群交通流主流向及其复杂特性，建立相位差优化速度约束区间的车流速度协调优化策略;从多目标优化的角度实现交叉口群信号协调控制，为缓解交通拥堵提供理论基础和方法依据。 首先，分析城市交叉口群道路网络的复杂特性。对城市交通系统的结构特性和复杂特性进行综合分析，总结城市交叉口群的动态特性及关联特性，明确交叉口群的控制方法。 其次，针对城市道路网络拓扑结构的复杂性和交通流的动态变化性，综合考虑交通流离散性、交通流速度、交通流密度，建立综合关联度模型;以相邻交叉口关联度为权重，改进社区快速划分算法(Fast Newman,FN)对城市路网进行交叉口群的自适应划分，并通过实际案例验证了划分的有效性与合理性。 然后，综合分析交叉口群的异质混合交通流特性，针对智能网联混合车流环境，设计一种基于前车运行轨迹的速度协调优化策略，求解交通流稳态速度，为实现绿波协调控制奠定基础。利用网联车辆传感技术和路侧单元模块检测速度波动及拥堵的发生，预测前导车的运行轨迹变化，并对后车进行速度诱导，引导上游车队以平稳的速度与下游车流交汇，缓解主流向路径的交通拥堵。 最后，结合交通流运行的稳态速度，建立周期优化和相位差优化模型;以平均延误时间最小、平均排队长度最小和平均停车次数最少为优化控制目标，建立多目标优化配时模型，利用NSGA-II算法对多目标信号配时方案进行求解。以平度市中心路网为示范案例，通过VISSIM软件进行仿真验证，将优化前的信号方案和多目标信号配时优化方案进行对比。结果表明，优化后的信号配时方案使平均延误时间减少16.62％、平均排队长度降低23.78％、平均停车次数降低20.79％,有效提高了城市路网的交通运行效率。 |
| 作者： | 宋晓晨 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 曲大义;马晓龙 |
| 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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