中小城市交叉口微观仿真及自动配时系统研究

摘要

交叉口是城市交通的滞点，研究解决好交叉口的交通问题，是提高整个城市运输效率的关键所在。本文在分析交通仿真技术在解决交通拥堵问题中作用的基础上，阐述了交通仿真的模型和发展概况，并指出了开发适合我国国情的交通仿真软件的意义。 本文首先对仿真模型进行了深入的分析，总体上划分为交叉口描述模型、车辆产生模型、车辆运行模型、信号控制模型和系统评价模型。交叉口描述模型主要描述交叉口各参数；车辆产生模型描述车辆的到达分布、属性和车道选择；车辆运行模型描述车辆的各种微观行驶行为；信号控制模型描述交叉口的控制参数；系统评价模型用全面的评价指标对仿真控制效果进行评价。 然后详细研究了仿真软件的设计和实现过程。进行了系统的需求分析，提出了系统的总体结构，进而重点分析了各功能模块设计和实现过程。系统以单个车辆为元素，微观仿真了车辆自由行驶，受信号控制的减速停车、加速起动，排队、跟驰、转弯、避让、换道等特性；通过分类研究，实现了灵活的多相位信号控制，并设计了“微增量调节”，以对控制方案进行进一步优化；对系统的评价采用了交叉口平均延误、交叉口饱和度、各相位行车延误、排队长度、停车率和通行能力六个评价指标。 接下来对系统进行了验证和测试。验证结果显示，系统可以有效的仿真信号交叉口的交通运行特性，能实现对交叉口信号方案的自动制定，且能较好的进行交叉口控制优化。 最后，对本文的研究工作进行了总结和进一步的展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1依托项目

1.2研究背景

1.2.1交通拥堵问题的产生及危害

1.2.2交通仿真技术在解决交通拥堵问题中的作用

1.3交通仿真概述

1.3.1交通仿真模型

1.3.2国内外交通仿真研究概况

1.4系统开发步骤

1.5本文主要研究内容和意义

2仿真系统模型分析

2.1交叉口描述模块

2.2车辆产生模块

2.2.1到达分布模型

2.2.2车辆属性模型

2.2.3车道选择模型

2.3车辆运行模块

2.3.1步长模型

2.3.2自由行驶模型

2.3.3头车受控模型

2.3.4跟驰模型

2.3.5运动轨迹模型

2.3.6避让模型

2.3.7换道模型

2.4信号控制模块

2.4.1信号相位

2.4.2最佳周期

2.4.3绿灯时间/绿信比

2.4.4微增量优化调整

2.5系统评价模块

2.5.1信号交叉口车辆延误(Delay)

2.5.2停车次数(Number of Stops)

2.5.3信号交叉口的通行能力(Capacity)

2.5.4饱和度(Saturation Degree)

3仿真软件的设计和实现

3.1总体设计

3.1.1功能需求

3.1.2性能需求

3.1.3系统总体结构

3.2系统开发环境

3.2.1软件环境

3.2.2硬件环境

3.3主要功能模块的设计与实现

3.3.1交叉口描述模块

3.3.2车辆产生模块

3.3.3车辆运行模块

3.3.4信号控制模块

3.3.5系统评价模块

3.4核心类结构及说明

4仿真系统的验证和测试

4.1仿真系统的验证

4.2仿真系统的测试

5结论与展望

5.1总结

5.2创新点

5.3存在的不足

5.4研究展望

参考文献

附录A湖州市公安局交通警察支队评估报告

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢