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原文传递城市干道交通时空资源优化及系统控制方法

论文题名：	城市干道交通时空资源优化及系统控制方法
关键词：	城市干道;接入口;递归控制;信号配时;车流到达;交通时空资源优化
摘要：	本文研究的城市干道为双向交通分离的主干道或次干道。作为城市道路网络的骨架，城市干道合理的交通时空资源优化及系统控制有利于提高干道交通效率与安全水平。目前我国对干道交通资源系统性控制方法的研究较少，主要集中在宏观或微观的局部层面上，且多依据经验性分析，鲜见宏观与微观结合、时间与空间协调的系统性交通时空优化控制方法。　　为改善干道交通时空资源现状，本文通过交通时空递归控制系统构建，提出了一套干道交通时空资源优化及系统控制方法:干道现状为递归控制系统的输入，干道交通时空资源状态为反馈参数，迭代优化了干道交通空间资源、干道交通时间资源，最后该系统输出了最优的干道交通时空资源状态。具体归纳为如下几点: 　　(1)基于时间资源的干道交通空间资源优化研究　　接入口为交叉口与地块出入口的统称。接入口功能区为车流受接入口影响的区域。现有交通空间资源研究较少考虑时间资源影响，且鲜见平面信控接入口与T型无控接入口的综合优化。论文第二章研究了基于交通时间资源与接入口一体化的干道交通空间资源优化技术。　　干道宏观空间资源优化中，计算考虑时变规律的功能区影响下平面信控接入口最小间距，进而研究基于绿波带的平面信控接入口候选间距，在此基础上，提出依据交通冲突分析的逼近理想解排序法的最优间距计算方法。采用摄影测量法计算考虑交通冲突分布的T型无控接入口功能区长度，提出基于车流运行特征的同向及对向T型无控接入口最小间距模型，进而采用逼近理想解排序法对二分法计算所得间距候选方案进行优选。干道微观空间资源优化中，提出考虑驾驶行为和左直车流冲突的平面信控接入口导向车道与左转港湾车道长度模型，并建立基于车流转弯轨迹、车头时距分布、地块交通生成的T型无控接入口宽度、半径与长度模型。　　(2)基于空间资源的车流到达影响下干道关键节点交通时间资源优化研究　　关键节点为干道沿线信控接入口。现有关键节点交通时间资源研究较少探讨交通空间资源影响。论文第三章以车流到达为时空资源的衔接要素，研究了基于空间资源的干道关键节点交通时间资源优化技术。　　提出有利于绿波控制的关键节点相位类型，给出满足车流安全制动或穿越的相位绿灯间隔时间模型。将修正后的烟羽模型用于研究关键节点衔接道路区域空间平均车速和交通强度等宏观交通参数的路网扩散性，从而界定关键节点衔接区域范围。根据元胞传输模型与车流连续性守恒方程，通过衔接区域元胞传输框架构建与元胞流量研究，计算基于空间资源的关键节点车流到达分布，进而提出基于车流到达的配时设计交通量模型。然后通过数据回归分析，建立综合考虑空间要素和交通组成的直行车道饱和流率模型。最后在上述研究成果的基础上，采用传统配时算法计算关键节点配时。　　(3)基于时空资源的车流集散性影响下干道交通时间资源系统控制研究　　协调相位是干道关键节点的绿波带运行相位。现有干道交通时间资源系统控制鲜有充分分析交通空间资源影响，且常忽略车流集散性到达规律。论文第四章以基于空间资源的车流集散分析为衔接要素，研究了关键节点交通时间资源影响下干道交通时间资源系统控制方法。　　通过基于车流集散性分析的协调相位信号时段车辆到达数量研究，提出考虑相邻关键节点信号约束的协调相位最小有效绿灯时间优化方法。然后建立基于步行队列和行人延误的非协调直行相位最小有效绿灯时间模型。进而计算理想间距范围和理想间距对应的相对相位差，研究考虑车流累计到达的绿波带宽公式，从而提出基于车流到达的相位差优化流程。在上述研究成果的基础上，参考传统算法，提出干道线控系统配时优化方法。最后建立保证绿波带宽的路段行人过街相位绿灯时间模型。　　(4)实例分析及验证　　论文第五章选取某干道为实例，进行研究成果分析及验证。　　基于干道交通时空现状，应用研究成果迭代计算了干道交通时空资源，对逐次递归控制所得干道交通时空资源状态进行交通仿真和灰色关联评价。验证结果表明:迭代优化所得各干道交通时空资源状态的灰色关联度均大于现状数值，递归优化生成了灰色关联度最大的状态，单独空间优化生成状态的灰色关联度均小于时空综合优化生成状态数值。研究成果优化了干道交通时空资源，基于递归思想的系统控制方法实现了时空资源的相互协调，从而提高了干道交通效率和交通安全水平。　　本文研究成果对城市干道沿线接入口交通组织与信号配时改善具有较强的理论意义，对城市交通规划与用地规划具有一定应用价值。
作者：	卓曦
专业：	交通信息工程及控制
导师：	钱振东
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文