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改进交叉口性能评价及多目标优化配时研究
| 论文题名： | 改进交叉口性能评价及多目标优化配时研究 |
| 关键词： | 信号交叉口;NSGA-Ⅱ算法;延误时间;停车率;运行效率;性能评价指标;信号配时方法 |
| 摘要： | 交叉口作为城市路网的重要组成部分，也成为路网控制系统的瓶颈点。提高交叉口运行效率，最直接有效的方法是在掌握交叉口通行状况的基础上，改善信号控制配时方案。交叉口的性能评价指标能够客观评价交叉口的运行状态。因此，对交叉口性能评价指标和信号配时方法的研究具有重要的理论价值和实际意义。 本文以城市单点交叉口为研究对象，针对目前交叉口性能评价指标的计算方法不能准确估计交叉口实际通行状况的问题，改进了延误时间和停车率的计算方法；针对多目标信号配时模型求解方法的运行效率较低、解集的分布性不佳等问题，提出改进策略优化算法，并将其应用于配时模型的求解中。 首先，介绍了交通信号控制参数及交叉口性能评价指标，在此基础上分析了各评价指标与信号周期时长之间的关系，得出延误时间和停车率是两个重要的且具有代表性的性能评价指标，并将其作为本文配时模型的控制目标。 通过分析经典的延误时间和停车率计算方法，得出相位流量是延误时间和停车率计算模型中的一个重要参数。通过分析改进的基于韦伯斯特理论的延误时间计算模型，发现利用该方法得到的计算值比实际值偏大。 其次，针对相位流量展开了研究，在改进转弯比例计算模型的基础上，更精确的估计相位流量。分析了目前获得交叉口相位流量的两种主要途径：直接观测和假定估计，发现它们的估计结果与实际值差异很大。鉴于转弯比例在确定相位流量中的重要作用，分析了交叉口转弯比例的约束非线性规划模型，针对其准确性欠佳提出改进方案，建立了精确度更高的转弯比例计算模型，并将其应用到相位流量的估计中，为延误时间和停车率的计算提供了理论依据。 然后，改进了延误时间和停车率计算模型。针对现有的延误时间和停车率计算方法其理论值大于实际值的问题，在准确获得相位流量的基础上，引入“关键车流”对延误时间和停车率的计算方法做进一步改进。 最后，改进了多目标信号配时模型的求解算法NSGA-Ⅱ，并验证了利用本文的方法得到的信号配时方案是更有效的。针对现有的算法在信号配时模型求解中存在运行效率偏低且解集的分布性欠佳等问题，将经典的遗传算法和修剪操作应用到NSGA-Ⅱ算法中，提高了该算法在模型求解中的运行效率并改善了其解集的分布性。设计了不同的试验与其他的信号配时方案进行对比，验证了利用本文的方法得到的信号配时方案能更有效的提高交叉口的综合效益。 |
| 作者： | 王锦锦 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 孙棣华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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