基于公交车队特性的专用道信号控制优化方法

摘要

公交专用道使得公交车辆具有了一定的道路空间优先通行权，在公交专用道上行驶的公交车辆受到公交站点聚集抑或是红绿灯系统阻隔的影响，公交车队驶过交叉口时容易被信号灯所截断，造成尾部公交车的延误。因此从公交车队行驶特性出发，分析设置公交优先信号的可行性，提出考虑公交车队通行需求的交叉口信号控制方法，对于提升信号灯有效绿灯利用率、优化交叉口公交车辆的通行效率具有重要意义。 通过分析公交车辆在专用道上的行驶特征，深入分析了公交车队的形成和离散，建立公交车队离散模型和集结模型，分析了红灯时长、公交车速度以及站点对公交车队行驶状态的影响，对影响公共汽车行驶状态的主要因素进行研究；并针对公交车队在行驶过程中的离散现象和车队遇到红灯、站点停靠时的集结现象做了详细分析。根据交通信号控制基本原理与公交优先信号控制方法，提出三条基本原则来体现公交优先，将公交车队的运行特征反映到信号控制配时计算的过程当中，提出了基于公交车队的信号控制优化方法，通过对车辆行驶状态的预测以及调整，使公交车队中尽可能多的车辆在信号绿灯时间内驶过交叉口。在单点交叉口的信号控制优化中，对不同时期到达交叉口的车队提出了不同的预信号车速引导方法，使车队能够在绿灯到达时尽量避免截尾，或是推迟到达以避免红灯停车；在相邻交叉口间的协调控制中，提出了满足公交车队通行的约束条件下，社会车辆绿波带最大的信号协调控制优化模型，并设置该条件下的专用道预信号车速引导方法，使得公交车队产生集结缩短通过交叉口所需时长，进而为社会车辆提供更优的绿波带效果。最后，基于实地调查数据建立了仿真实验模型，验证了信号控制方法的适用性和可行性，分析对交叉口交通运行效率的改善效果。 论文提出的公交车队模型，能够良好地表现公共汽车在专用道上运行的特征。经过仿真实验结果分析，在信号交叉口以车队形式通过，提高了绿灯信号的利用率；同时对交叉口系统的通行效率有相应的提高。基于公交车队的单点交叉口信控方法能够减少公交车的停车和截尾车辆数目，相邻交叉口间协调信控方法的优化也能使得公交车在两交叉口间不停驶，从而实现了公交的优先。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的

1.1.3 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1车队行驶特性

1.2.2公交专用道车辆运行特性

1.2.3公交优先信号控制方法

1.2.4车队离散在信号控制中的应用

1.2.5国内外研究现状总结

1.3 研究内容和思路

1.3.1研究内容

1.3.2研究思路

1.3.3论文结构框架

第2章 公交专用道车辆行驶特性

2.1研究对象界定

2.2公交车辆行驶特性

2.2.1公交车辆速度特性

2.2.2公交车辆车头间距

2.2.3公交行驶车头时距

2.2.4路段行程时间分析

2.3 公交车队集结特性

2.3.1公交车队的形成

2.3.2公交车队界定

2.3.3公交车队的集结

2.4公交车队离散特性

2.4.1车队离散基础理论

2.4.2公交车队的离散现象

2.4.3公交车队离散模型

2.5本章小结

第3章 单点交叉口公交信号控制优化方法

3.1基于公交车队特性的信号控制思想

3.1.1交叉口信号控制优化目标

3.1.2公交车队通行需求

3.1.3公交车队车速引导思想

3.2基于综合延误最小的单点交叉口信号控制模型

3.2.1交叉口延误计算模型

3.2.2绿灯时长约束

3.2.3交叉口综合延误最小模型

3.3预指令车速信息设置方法

3.3.1公交车队信息检测

3.3.2绿灯期间的预指令设置方法

3.3.3红灯期间的预指令设置方法

3.4本章小结

第4章 相邻交叉口公交信号协调控制优化方法

4.1公交信号协调控制基本原理

4.1.1基本原理

4.1.2基本原则

4.1.3优化思路

4.2公交专用道信号协调控制方法

4.2.1公交专用道信号协调控制机制

4.2.2信号周期时长优化

4.2.3绿灯时长优化

4.2.4相位差优化模型

4.3相邻交叉口间车队到达预测

4.3.1相邻交叉口间的检测器布置

4.3.2交叉口间的车队离散模型

4.3.3车队到达预测

4.4基于协调控制的预指令设置方法

4.4.1专用道公交车队行驶时间分析

4.4.2协调控制预指令设置方法

4.5本章小结

第5章 仿真实验与分析

5.1构建仿真模型

5.1.1基础数据

5.1.2构建仿真模型

5.2仿真结果分析

5.2.1信号控制方案参数优化

5.2.2模型优化效果对比

5.2.3模型适用性分析

5.3信号控制优化方法综合评价

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1主要研究成果

6.2主要创新点

6.3有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果及参与科研项目