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原文传递基于元胞传输模型的交叉口交通控制与优化研究

论文题名：	基于元胞传输模型的交叉口交通控制与优化研究
关键词：	交叉口;交通组织优化;交通自动控制;信号配时;变分不等式;元胞传输模型
摘要：	随着我国经济的发展和城市化进程的加快,交通系统的运行通畅与否成为衡量一个城市能否健康和谐快速发展的重要标准。因此,缓解和预防交通拥堵成为众多城市发展的先行规划。在城市交通工程中,交叉口设计和信号优化控制影响着城市交通网络的效率。合理的改进交叉口设计对提高路网的运输效率有重要意义。但由于在交叉口处,交通受到交叉口几何条件、交通需求的分布、相邻路网的结构、出行者的行为等众多因素的影响,情况非常复杂。虽然文献对交叉口的交通控制及优化设计做了很多研究,但至今仍有很多不完善之处,交叉口的交通瓶颈问题并没有得到彻底解决。　　基于以上现实问题,本论文主要进行了两方面的研究。首先,从动态网络交通流理论出发,研究交叉口的渠化设计方法及信号配时的设计方法和策略;其次将渠化设计方法和信号配时理论应用于实证,分析其应用效果,并结合实证对日常及节假日需求变动下渠化方案选择和优化信号控制效果等做了进一步的探讨。具体来讲,本文所做的主要工作有以下几个方面: 　　 (1)系统提出交叉口渠化方案设计的理论及方法。以元胞传输模型为基础,提出了交叉口不同渠化方案下动态交通流传播的方法,并给出了交叉口车辆平均延误的计算方法,以此作为评价交叉口渠化方案优劣的标准。数值模拟显示,本文提出的渠化方法确实能提高交叉口的交通效率。　　 (2)基于动态用户最优的思想,建立交叉口信号配时模型。与以往的配时目标不同,本论文以不同方向的车辆通过交叉口延误时间一致作为信号配时模型的目标。这个信号配时模型旨在于,使驾驶员在交叉口等待时从心理上感受到公平合理,从而减少车辆因为等待时间的不均衡而发生违反交通规则的现象,能够在一定程度上减少安全隐患。数值算例表明,该模型和算法能够得到优化的信号配时结果,使各相位的车辆平均延误相等。同时对比分析了总延误最小为目标的配时方法,结果表明,总延误最小的配时方法下不同转向车辆延误时间相差巨大,而本文的信号配时模型虽然会增加总延误,但各转向车辆延误时间的均衡性较好。　　 (3)将渠化设计方法以及信号配时模型应用于实证分析,并对实证结果做了进一步的研究。首先,采集交叉口实际数据,在高峰时段需求下,对交叉口进行渠化方案设计和信号配时,其次,在得到的优化方案下,分析了需求变动对渠化方案选择和优化信号下车辆运行状况的影响等问题,并比较了优化固定信号和动态信号下交叉口的车辆运行状况。研究结果表明:优化的渠化设计和信号配时方案能够减小交叉口的平均延误,均衡各相位的车辆延误;当需求在一定范围内波动时,最优渠化方案具有很好的稳定性;优化动态信号的实时均衡性优于固定信号,当需求逐渐上升且存在一定幅度的随机波动时,动态信号下的延误变化幅度较小,交叉口的总延误较小,稳定性比固定信号好。
作者：	刘昊翔
专业：	交通运输规划与管理
导师：	高自友
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文