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原文传递城市道路单点自适应控制策略与算法研究

论文题名：	城市道路单点自适应控制策略与算法研究
关键词：	城市道路;自适应;信号控制策略;相位切换;信号控制交叉口;交通需求;机动车;行人;决策规则;选择方法;搜索算法;位结构;相位组合;时间利用;一般设计原则;连续变化;交通信号控制系统;公交车辆;协调控制策略;头车
摘要：	信号控制交叉口是城市道路交通信号控制系统的基本单元。单点控制策略和协调控制策略是交通信号控制策略的两个主要研究方向。本文从单点的界定方法、单点控制策略的技术特征、相位切换决策的涵义等多个方面，全面阐释了单点自适应控制策略的基本内涵。从交通工程的专业视角，分析了典型单点自适应控制策略存在的主要问题，展望了单点自适应控制策略的研究趋势。将单点类比为一个简单的社会系统；通行时间资源类比为社会资源或财富；社会车辆、公交车辆、非机动车和行人等交通主体类比为社会成员。借鉴社会公正的规则体系，提出了相位切换决策方法的一般设计原则。以保证交通主体的通行权利、提供平等的通行机会、合理分配通行时间和对弱势群体进行适当补偿为控制目标，以绿灯时间、相位组合和相位显示顺序为控制参数，以绿灯相位的绿灯时间利用程度和红灯相位的特征损失作为相位切换决策的主要依据，建立了一种改进的二项选择方法的技术架构。总结并归纳了时间参数的计算和取值方法。将行人的通行需求作为相位切换决策的依据之一，针对典型的 “十字形”信号控制交叉口，建立了具有8个机动车相位和4个行人相位的双环相位结构，分析了可能产生的相位组合方案、相位切换方案和相位切换过程的基本规律。初步构建起较为完整的单点自适应控制策略的基本框架。采用改进的二项选择方法，在加入行人相位的双环相位结构下，面向无公交专用道的单个信号控制交叉口，充分考虑行人和公交车辆的通行需求，设计了一种基于规则的单点自适应控制策略。它包括4项核心规则：(1)基于绿灯时间利用程度的相位切换决策规则；(2)基于特征损失的相位切换决策规则；(3)环间相位切换决策规则；(4)起始相位选择规则。设计了排队头车搜索算法、机动车相位最小绿灯时间算法和行人相位绿灯时间算法，建立了绿灯时间利用程度和特征损失的描述方式和在线分析方法。选取典型交叉口为例，利用VISSIM 4.10建立仿真模型，针对排队头车搜索算法和基于规则的单点自适应控制策略进行了仿真测试。测试结果显示： (1)排队头车搜索算法的正确率较高。 (2)基于规则的单点自适应控制策略能够适应机动车交通需求的连续变化 (特别是机动车交通需求快速变化)，较好地保证交叉口(特别是主要道路方向) 控制效益的稳定性。 (3)机动车交通需求的连续变化过程中，与一种经过优化设计的单点感应控制策略相比，基于规则的单点自适应控制策略能够缩短信号周期时间，降低机动车相位的人均延误和车均延误、行人相位的人均延误，机动车交通高峰时段的降幅尤为显著。关键词：单个信号控制交叉口，自适应控制策略，双环相位结构，社会公正，二项选择方法，逻辑规则
作者：	徐洪峰
专业：	交通信息工程及控制
导师：	李克平
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