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原文传递单点交叉口信号协调优化控制技术研究

论文题名：	单点交叉口信号协调优化控制技术研究
关键词：	交通控制;单点交叉口;混合交通流;优化控制
摘要：	本文对单点信号控制交叉口混合交通流的协调优化控制技术进行了研究。文章通过回顾和总结国内外交叉口交通流模型研究、交叉口信号控制方法和控制效果评价技术研究三个方面的文献，明确本次研究的方向和重点，制定研究方法和技术路线，确立预期完成的研究任务和目标。文章通过分析信号交叉口内机动车、非机动车和行人三种交通流的特性，尤其是自行车、行人交通流的特性以及机动车车头时距的分布特性；建立交叉口非机动车到达模型、非机动车膨胀模型、非机动车消散模型、行人过街最长等待红灯时间模型和行人过街平均等待时间模型；研究分析机动车与非机动车的通行能力、延误、服务水平的计算方法和模型；研究分析行人过街设施的通行能力、服务水平及行人过街等待时间的计算方法和模型，并以南京市太平北路—珠江路交叉口为例，对上述方法和模型进行实证分析；利用交通流的冲突分析方法和间隙接受理论，对信号交叉口内机动车、非机动车和行人交通流的各种冲突作出了分析，尤其是对左转机动车与直行机动车之间的冲突、左转非机动车与直行机动车之间的冲突以及转向机动车与行人的冲突进行定性和定量研究，建立了左转机动车穿越对向直行机动车的临界间隙模型、左转车辆穿越数及滞留数计算模型；建立了左转非机动车穿越本向直行机动车的临界间隙模型、左转非机动车穿越数及等待通行数计算模型；建立了过街行人穿越左右转机动车的临界间隙模型、行人穿越数及等待通行数计算模型、行人过街时间模型；并通过实际数据验算，对这些模型参数进行标定。这些工作为单点信号控制交叉口混合交通流的协调优化控制奠定了理论基础。本文系统地研究信号交叉口混合交通流的空间渠化、最优相位数、相位设计、最佳周期时长、信号配时、相序衔接等工作所依据的原则和方法，基于图论知识提出确定十字交叉口最优相位数的方法；建立基于有序样本动态聚类的信号相位相序组合优化模型；根据信号控制交叉口通行能力及冲突分析，建立非机动车、行人的绿间隔及专用相位的计算模型；并以南京市太平北路—珠江路交叉口为实例，对该交叉口的信号相位组合和相序优化以及对其行人、非机动车交通流控制方式、信号配时进行了全面地实证分析研究，从而验证了上述模型方法；另外，从交通流协调优化的角度出发，分别根据机动车通行能力最大、混合交通流冲突条件下的车辆延误最小、考虑交通连续性的车辆延误最小等不同的目标，建立相应的信号控制交叉口优化模型，结合遗传算法、梯度法、混沌优化算法、黄金分割法等优化方法，通过它们的有效组合，设计了三个优化模型算法，并用MATLAB作为编程计算工具，实现了优化模型的计算；通过一个实例，分析了三种不同优化模型算法的特点，演示了相位相序组合优化及信号控制参数优化的全过程，并将优化后机动车的通行能力、平均延误、总延误与优化前的作比较，将优化后非机动车的平均延误、总算误与优化前的作比较，将优化后行人的平均过街等待时间、最长过街等待时间与优化前作比较，结果表明，优化效果明显。最后，探讨了混合交通流控制技术的评价指标选取原则和评价方法，充实了自行车、行人影响机动车绿初损失的计算模型，自行车影响机动车饱和流量及通行能力的修正计算模型。通过计算比较南京市太平北路—珠江路交叉口优化前后各参数，即：交叉口机动车道的通行能力，机动车和非机动车的平均延误，行人过街等待时间，信号绿灯损失等指标，进一步说明本文提出的交通流协调优化控制技术实施效果好。
作者：	徐良杰
专业：	交通运输规划及管理
导师：	王炜
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文