基于NSGA-II算法的左转待行区交叉口信号配时优化

摘要

交叉口作为路网的瓶颈,其运行状态直接影响到路网的通行状况。为解决交叉口左转车辆的通行问题,采用设置左转待行区已成为各大城市解决交通拥堵的主要措施。与常规交叉口相比,左转待行区提高了道路通行能力,减小了车辆的延误和排队长度,但同时引发了二次停车问题。探究左转待行区设置原理和车辆运行状态,分析交叉口设置左转待行区后车辆停车率的变化特性,综合考虑车辆平均延误和平均停车率,进行信号配时优化,是本文研究的重点内容。　　首先论文总结了国内外学者对左转待行区的设置条件及信号配时的研究现状,阐述了研究的主要内容。其次,基于交通波理论,从左转待行区左转车辆运行特性出发,推导了左转车辆进入待行区的起动波模型,并结合实例,验证模型合理性。然后通过分析待行区交叉口左转车辆交通波的变化特性,建立左转车辆停车率的修正模型,进一步推导交叉口的信号配时优化模型。最后,以MATLAB为计算工具,以实例交通数据为基础,用NSGA-Ⅱ算法对配时方案进行求解。　　研究结果表明,本文推导的起动波模型与实际数据拟合效果较好,可作为停车率模型的理论基础；基于交通波理论,并结合实例可推导建立设置左转待行区车辆停车率计算模型；以交叉口的延误和停车率作为评价指标,建立了双目标的信号配时优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法对配时方案进行求解,实例优化后得出优于现状的信号配时参数,最后验证了模型和算法的合理性。

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 研究意义

1.2 国内外研究综述

1.2.1 左转待行区研究现状

1.2.2 信号配时优化

1.3 研究内容及方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法与技术路线

第2章 左转待行区的交通组织及设置条件

2.1 左转待行区的概念

2.2 交通流特性分析（以第一停止线为参考线）

2.2.1 左转待行区交通流组织方法

2.2.2 左转待行区流量变化特性分析

2.3 左转待行区的设置条件

2.3.1 几何条件

2.3.2 流量条件

2.3.3 信号配时条件

2.4 本章小结

第3章 交通波模型

3.1 交通流参数的数理统计分布

3.1.1 离散型分布

3.1.2 连续型分布

3.2 传统交通波模型

3.2.1 交通波理论

3.2.2 传统的交通波模型

3.3 左转待行区起动波模型

3.3.1 交叉口车辆运行波动特性

3.3.2 交通波模型

3.4 实例分析

3.4.1 调查内容

3.4.2 调查方法和基础数据获取

3.4.3 信控交叉口左转车辆进入待行区起动波

3.5 本章小结

第4章 信号配时优化模型及实例分析

4.1 延误及停车率模型

4.1.1 交叉口延误模型

4.1.2 停车率模型

4.1.3 信号配时优化模型

4.2 带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）

4.2.1 遗传算法基本原理

4.2.2 多目标优化及Pareto最优解

4.2.3 NSGA-Ⅱ法

4.3 实例分析

4.3.1 交叉口现状条件

4.3.2 参数分析

4.3.3 NSGA-Ⅱ算法设计

4.3.4 结果分析

4.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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