Pre-signal在Manhattan型路网上的实现及其对网络交通流的影响

摘要

Pre-Signal（前置两相信号灯）是在交叉路口信号灯之前增加设置一个特殊的信号灯，该信号灯有两个相位，分别为左转相位和直行相位。该信号灯使得到达交叉路口的左转车辆和直行车辆在十字路口信号灯前分为两个群，将在左转相位内允许通过的所有左转车辆归为一个群，该群车能使用的车道在pre-Signal之后会由原来的一个车道增加至三个车道，在pre-Signal的另一直行相位内允许通过的车辆归为另一个群，该群可使用的车道保持不变。这样，可以增加左转车的流量，从而使车辆流量得到提高。此外，在高峰期易发生拥堵之时，我们还在系统中引入Detour的机制，即车辆在本车道等待一定时间后必须从本车道前进，避免阻挡后续车辆。
　　本文通过元胞自动机模型来实现pre-signal在Manhattan型网络上的模拟，并且与未加pre-Signal时的网络交通状况进行比较。我们提出了一种可靠的方法来协调交叉路口信号灯的周期和相位与pre-signal处的周期相位。模拟研究表明，采用pre-Signal之后不管是在开放式边界条件还是封闭式边界条件下，路网的表现都比未加时要好。在模拟结果的宏观基本图（流量-密度关系）里，网络中有pre-signal时，系统中在高密度车辆时仍可保持相对较高的流量。
　　我们还研究了pre-signal区域的长度对路网的影响。通过模拟发现，最优的pre-signal区域的长度是由之后的交叉路口信号灯左转相位决定的，当pre-signal区域的长度等于一个左转相位内能通过的车辆数目时，网络的交通效率达到最佳。这些研究结果可以帮助pre-signal在现实交通系统中得到有效的实施和更好的应用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 交通流研究的背景和意义

1．2 智能交通和交叉口信号灯优化

1．3 元胞自动机模型简介

1．4 本文主要研究内容

第二章 Manhattan型路网交通和Pre-signal建模

2．1 Manhattan型道路网络建模

2．1．1 NaSch元胞自动机规则

2．1．2 换道规则

2．1．3 路径选择策略

2．2 信号灯周期及相位

2．3 边界条件及数据收集

2．4 Pre-signal的实施和建模

2．5 本章小结

第三章 Manhattan路网Pre-siganl实施的模拟结果及分析

3．1 封闭边界条件模拟结果

3．2 开放边界条件模拟结果

3．3 Pre-signal区域最优长度的模拟与分析结果

3．4 本章小结

第四章 总结与展望

4．1 本文的工作总结和主要创新

4．2 未来研究工作展望

参考文献

硕士期间发表文章

致谢