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原文传递动态交叉口群协调控制基础问题研究

论文题名：	动态交叉口群协调控制基础问题研究
关键词：	交叉口;协调控制策略;道路网络;城市道路;网络交通流;优化模型;相位差;多智能体技术;信号控制;协调优化;关联性;控制延误;控制系统;控制理论;城市交通系统;概念;方案;变化特征;排队;路径
摘要：	城市道路网络交叉口信号控制是缓解日益严重的城市交通拥挤的主要手段之一。由于城市居民出行行为和出行方式发生变化、信息因素在城市交通系统中的作用日益加强，以及与交通工程相关的学科新理论和新方法在交通系统中的应用，人们对城市交通系统的理论认识不断深化，对城市道路网络交通流协调控制理论和方法继续进行研究仍然具有重要的理论价值和现实意义。论文对城市道路网络交通流协调控制理论和方法进行了深入研究。与已有的协调控制研究成果不同，论文以城市道路网络交通流的时间和空间变化特征为依据，把城市道路网络交通流协调控制问题系统地分成两个层面——战略层面和战术层面，这两个层面以不同的频率对城市道路网络交通流的时空变化进行跟踪和控制。战略层面根据城市道路网络交通流的结构变化特征对协调控制区域动态划分交叉口群，战术层面根据动态交叉口群交通流的时间变化特征对交叉口信号控制方案进行协调优化。论文把协调控制基本范围的动态划分和信号控制方案的协调优化作为城市道路网络交通流协调控制的两个基础问题。首先，论文从城市道路网络交通流协调控制理论的国内外发展历程、典型系统结构、控制参数优化策略、协调控制基本理论问题、协调控制优化方法演变等方面对已有的城市道路网络交通流协调控制研究成果进行了总结，并对一些典型的城市交通控制系统进行了介绍。其次，论文考虑了城市道路网络交叉口之间关联性的动态变化，提出了动态交叉口群的概念，使协调控制基本范围划分动态化。根据城市道路网络交通流动态 0D 分布特性提出了相邻交叉口的路段关联性和路径关联性概念，分析了动态交叉口群的划分依据，以相邻交叉口的路段关联性和路径关联性为基础建立了基于层次聚类方法的动态交叉口群划分算法。再次，论文应用多智能体系统理论与方法建立城市道路网络交通流协调控制模型体系，提出了基于多智能体技术的分布式动态交叉口群协调控制系统 (DDIGCCS)结构，定义了基于多智能体技术的分布式动态交叉口群交通流协调控制系统中各种智能体的结构和功能，并建立了实现各种功能的模型和方法。在动态交叉口群协调控制模型体系研究方面，论文对Robertson车队离散模型和水平排队模型进行了改进，并应用改进后的车队离散模型和水平排队模型描述路段上交通流的运动规律。论文提出了交叉口微观交通状态的概念，并以此为基础建立了车辆在交叉口进口的排队长度、控制延误、停车次数，以及出口流量的实时估计模型，用于实时评价交通流协调控制效益。针对路段上超长排队的现象，论文基于门控制策略建立了交叉口进口超长排队控制模型、应用动态规划方法建立了相位绿信号持续时间实时优化模型。针对相位差的协调优化，论文提出了主要车队和次要车队的概念，依据总控制延误最小的原则建立了交叉口相位差的局部优化模型；论文还提出了主协调路径的概念，对对应相位和协调相位进行了明确区分，建立了闭合路径上所有交叉口的对应相位差的闭合约束条件和协调相位差的虚拟约束条件，进而建立了交叉口参考相位差协调优化模型。论文还提出了信号控制参考方案的概念，建立了交叉口参考周期时长和绿信比协调优化模型。对于信号相位方案优化问题，论文提出了设计信号相位方案的一般原则，并基于HCM2000的间隙接受模型建立了设置左转相位的流量条件，按照总控制延误最小的原则对最优信号相位序列进行了研究。最后，论文借助于计算机软件技术和系统仿真技术对基于多智能体技术的动态交叉口群协调控制策略、模型，以及算法进行了初步验证，初步证实了论文提出的基于多智能体技术的分布式动态交叉口群协调控制策略、模型和方法的有效性。关键词：动态交叉口群、多智能体、交叉口微观交通状态、信号控制参考方案、主协调路径、对应相位、协调相位，DDIGCCS
作者：	高云峰
专业：	交通信息工程及控制
导师：	杨晓光
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2007
正文语种：	中文