干线协调控制系统子区划分问题研究

摘要

交叉口作为城市交通道路网的重要节点，其通行能力的大小影响着道路网的通行效率。交叉口信号控制方案对交通流在交叉口处的通行影响十分显著。干线协调控制可以有效提高交叉口的通行能力，降低车均延误及车均停车次数，但当干线协调系统中交叉口数量过多时，协调效率下降，为此应研究交通控制子区划分技术。本文研究了信号交叉口数量过多时的干线协调控制系统子区划分问题，设计了基于协调效益区间数相似度的控制子区划分方法。
　　论文首先分析了国内外干线协调控制问题、交通控制子区划分问题研究的相关文献，包括干线协调控制的相关参数优化、干线协调控制的主要协调对象等，分析其不足之处。已有研究对协调控制对象、干线协调系统交通流特性分析不够透彻，尤其交通流到达、交通流速度的不确定性，导致交通控制子区划分多以人为主观决定；对干线协调系统带速波动、交通流量波动对交通控制子区稳定性的影响未加重视，导致划分得到的交通控制子区的稳定性差；已有研究忽略交通控制子区之间的交通流特性，认为多个交通控制子区的干线协调控制系统协调效果各周期内相同，导致分区后的协调控制进行仿真时段不适宜，提取结果与实际协调效果偏差很大。
　　针对已有文献研究成果的不足，首先分别从交通流驶出情况、路段车速、车队离散特性、交通流到达率等方面分析干线协调控制系统内交通流运行特性，设计了交通流量及交通流速度的协调效益区间数相似度的交通控制子区划分方法，同时优化其基本控制参数：协调系统的公共周期时长、协调相位的有效绿灯时长、绿信比等；其次，引入交通流随机度指标，证明协调控制系统内交通流可达性问题，建议每个交通控制子区内信号交叉口以3-5个为宜，提高划分后的控制效果；分析了协调系统的带速、交通流到达率波动对协调控制效果的影响，反向求取划分出的交通控制子区带速变化范围、交通流到达率波动范围，提升交通控制子区的稳定性；分析了交通控制子区间交通流运行特性，进行子区间的衔接控制策略研究，确定协调控制效果的时间跨度问题。最后选取实例，借助VISSIM仿真提取相应的时间跨度的评价参数，与分区前干线协调控制效果进行对比，证明分区后的干线协调控制效果优于分区前的干线协调控制效果，说明了本文方法的合理性和有效性。

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3文章结构安排

2基本理论

2.1交通流特性参数

2.2信号控制理论[14]

2.3交通控制子区

2.4本章小结

3交通流运行特性研究

3.1端点交叉口交通流驶离状况

3.2路段交通流速度

3.3路段长度与车队离散性

3.4端点信号交叉口交通流量到达率

3.5本章小结

4基于协调效益的控制子区划分

4.1控制参数确定方法

4.2协调效益区间数相似度系数

4.3协调控制系统中交通流可达性证明

4.4交通控制子区稳定性研究

4.5控制子区间控制策略研究

4.6本章小结

5案例仿真

5.1仿真软件VISSIM

5.2评价参数选取

5.3实例概况

5.4仿真结果分析

5.5本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果