基于实时交通预测的信号控制优化方法研究

摘要

随着世界现代化进程的加快，城市化水平越来越高，机动车数量急剧增加，交通压力日益增大，对交通控制系统的要求也显著提高。目前的信号控制系统已经越来越无法满足目前的交通形势，世界各国都面临着日趋严峻的交通拥堵问题。同时，交通堵塞导致的燃料消耗，还造成了严重的能源浪费和环境污染问题，对社会的经济发展和人们的生活水平有巨大影响。因此，对交通信号控制方法的研究显得尤为重要。
　　目前比较先进的交通信号控制方法大都采用多级区域控制策略，通过对交通信息的采集和预测，根据路网内各交叉口的交通流状况，制定合适的信号控制策略，以实现对当前交通状态的协同控制。然而这些方法仍存在一些不足:一方面，现有的预测信息大都是建立在历史车辆信息的基础上，以平均车流量和其它参数的平均值作为预测参数，把交通现象看作均匀分布的状态，这与实际的交通流是动态非均匀分布的事实不符。另一方面，路网中各路口的协同控制方法计算复杂度太高，容易造成较大的输出时延，影响控制系统的整体性能。
　　本文通过对检测信息进行离散处理，把检测范围内的车辆看作非均匀分布的车流集，使预测信息更符合真实交通状况，大大提高了预测信息的可靠性和准确性。在此基础上，本文提出一种基于车队调度的优化控制策略，在预测队列清空后，考虑检测范围内是否有待服务的车队，通过计算车辆延误，来确定是否优先服务车队通过，这不仅减少了车队的停车次数，降低车辆延误时间，也有利于“绿波”的形成。
　　最后，本文以两种典型路网为实验模型，对本文提出的方法进行仿真实验，实验结果表明该方法具有较好的性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 交通信号控制系统研究现状

1．3 本文主要研究思路

1．4 本文的组织结构

2 城市交通信号控制原理

2．1 交通信号控制基本概念

2．1．1 交通信号控制参数

2．1．2 交通控制效果评价指标

2．2 交通信号控制方式分类

2．2．1 控制范围分类

2．2．2 控制方法分类

2．3 交通信号控制技术介绍

2．4 本章小结

3 实时交通预测方法

3．1 交通预测框架

3．1．1 路段交通预测

3．1．2 路网交通预测

3．2 传统预测模型

3．2．1 路网模型

3．2．2 交通流预测

3．2．3 传统预测方法的不足

3．3 基于离散车流的预测方法

3．3．1 离散处理

3．3．2 预测队列计算方法

3．4 本章小结

4 基于车队调度的优化方法

4．1 车队控制技术

4．1．1 车队识别技术

4．1．2 现有交通控制系统在车队控制方面的问题

4．2 基于车队调度的优化方法

4．2．1 问题描述

4．2．2 基于车队调度的优化策略

4．2．3 基于车队调度的压缩策略

4．3 本章小结

5 仿真实验及结果分析

5．1 仿真实验环境

5．1．1 仿真平台介绍

5．1．2 路网环境搭建

5．2 实验参数设置

5．3 仿真结果及分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢