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原文传递城市主干路交通溢流协调控制及其仿真研究

论文题名：	城市主干路交通溢流协调控制及其仿真研究
关键词：	城市主干路;交通溢流;协调控制;仿真模型
摘要：	经济的快速发展促进了城市现代化的步伐，使人们的出行方式变得更加多样化、快捷化。上世纪80年代我国开始出现私人汽车，截止到2003年小汽车保有量突破千万辆，而突破两千万辆仅仅用了三年时间，目前我国的小汽车保有量已过亿。这个庞大的数字，不单纯的意味着人们出行更加便捷了，随之衍生出的很多问题诸如交通拥堵、事故多发、环境污染、噪声加剧等，已经使人们的生活质量严重下降。　　城市主干路作为城市道路网的骨架和城市交通的大动脉，承担了巨大的交通压力，交通流量大、选择路径多、信号控制主导、混行现象严重等，这都导致了主干路更加容易发生交通拥堵。而近年来，拥堵程度愈发严重，“交通溢流”现象频频出现。“交通溢流”现象是交通供需矛盾加剧导致的严重后果，是道路交通流过饱和状态的负面效应在空间维度的表现，表现在空间上是下游交叉口产生的排队占用了下游交叉口到上游交叉口所有的道路空间，表现在时间上是上游交叉口车辆无法在绿灯时间驶入下游交叉口，造成了绿灯时间的浪费。这种效应如果持续下去，会像水流一样在道路这条管道中蔓延开来，从一个交叉口的锁死逐渐扩散到周围交叉口的锁死直至整个交通路网的瘫痪，这种后果是极其恶劣也是我们最不愿看到的。因此，对于交通溢流的发生机理和控制策略研究具有非常大的现实意义。　　车辆排队长度是导致路段交通溢流的主要因素，也是研究交通溢流发生机理的着手点。论文分析了基于车队到达下游交叉口时间的路段车辆排队生成机理，结合改进的交通波模型，给出了滞留排队长度和停车排队长度的计算公式，进而建立了路段最大车辆排队长度计算模型，并利用微观仿真软件VISSIM对模型进行了有效性验证。从“交通溢流”的概念可知，如果路段车辆排队长度超出了路段长度，则很容易导致溢流现象的发生。因此，如果将路段最大车辆排队长度限制在路段范围内，所得出的相位差范围是能避免交通溢流现象发生的合理相位差范围。基于这个思想，论文建立了排队长度限制条件模型。　　车辆延误作为交通控制策略效果的评价指标之一，常被专家学者拿来作为模型的重要衡量指标。参考大量文献发现，不管是原有模型还是改进模型，主要针对的是未饱和交通流状态下的协调路径或者过饱和状态下的单交叉口。在制定控制策略时，论文考虑到“交通溢流”这种特殊的过饱和形态，在定时理论延误模型的基础上，建立了适用于过饱和协调路径的最小延误相位差优化方法，并将排队长度限制条件模型得出的合理相位差范围作为优化方法的限制条件，最后求解出既能避免溢流发生又使延误时间最小的最优相位差值，同样利用微观仿真软件VISSIM对该模型进行了有效性验证。　　在制定城市主干路交通溢流协调控制策略时，论文从定义路网模型到单点信号配时研究、选择公共信号周期、优化相位差，最后到实例仿真，都进行了一系列的详细阐述。其中，论文还针对不适用于过饱和交叉口的经典F-B信号配时方法作了改进，使其应用更加广泛。论文最后将该模型嵌入溢流控制系统，将理论与实践很好的结合在了一起。论文有很多创新点，也有若干不足之处，对此进行了概括总结并对下一步的研究工作做了展望。
作者：	李宁
专业：	控制科学与工程
导师：	朱文兴
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文