混合交通条件下信号交叉口配时优化方法研究

摘要

在城市交通网络中，交叉口是道路网络中通行能力的“滞点”和交通事故频发的主要发源点。国内外交通阻塞主要都发生在交叉口，不仅导致了车流中断、事故剧增、延误严重，还加剧了城市环境的污染。而长期以来我国机动车、非机动车、行人在信号交叉口内的反复分流、合流是造成平面交叉口交通秩序混乱、车行速度下降、交通安全性降低的一个主要因素。在这种背景下，本论文选择城市交通控制系统的核心问题--信号配时参数及其优化方法作为主要研究内容，包括绪论、混合交通流运行特性分析、数据采集与分析、渠化设计及信号相位设计、混合交通流信号配时优化方法研究和全文总结与展望六部分内容。 本文结合我国目前的交通状况，着力将所要研究的内容与实际应用结合起来，研究了城市信号交叉口交通调查的方法，通过实地观测和摄像的手段获得杏坛路与文慧园北路交叉路口的几何形式、交通管理和交通运行状况的信息，以此作为建立模型和验证模型的支持数据，并在现有信号相位设计基本原则的基础上，深入研究了混合通行情况下的相位方案及渠化设计。同时，由于目前交通路口的信号配时大多采用只考虑机动车辆影响的F.韦伯斯特-B.柯布理论，不适合中国混合交通流的特点，本文考虑混合交通环境下机动车和非机动车对信号配时的影响，对F.韦伯斯特-B.柯布信号配时公式进行改进，提出适合中国国情的交通路口信号配时计算公式，最后通过杏坛路与文慧园北路交叉路口的实测交通数据验证信号配时公式有效性，并进行相关的讨论。 本文以延误时间、停车次数和通行能力作为性能指标，各性能指标的加权系数随交通需求的不同而变化，提出交叉口配时方法，其中采用了一种新型随机搜索思想--借助遗传算法来求解此模型的非线性问题。仿真试验表明，所得结果优于经典方法，可以一定程度上降低交叉口的总延误时间和停车次数，提高通行能力。

目录

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致谢

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究概况

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3研究内容、方法和技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2研究方法及技术路线

2混合交通条件下信号交叉口交通流特性分析

2.1信号交叉口机动车流运行特性

2.2信号交叉口非机动车运行特性分析

2.3信号交叉口行人交通运行特性分析

2.3.1信号交叉口行人宏观交通运行特性

2.3.2信号交叉口行人交通运行状况分析

2.4信号交叉口交通冲突分析

2.4.1信号交叉口固定冲突点的分布

2.4.2信号交叉口冲突点控制

2.5本章小结

3信号交叉口数据采集和分析

3.1交通调查参数

3.2调查方法

3.2.1交叉口的选择

3.2.2调查方法

3.3数据分析和整理

3.3.1交通量分布

3.3.2交叉口信号调查

3.4本章小结

4混合交通条件下信号交叉口渠化及信号相位设计

4.1混合交通条件下信号交叉口渠化设计

4.1.1交通渠化原则

4.1.2交通渠化目标

4.1.3机动车的渠化优化

4.1.4非机动车的渠化优化

4.1.5行人的渠化优化

4.2交叉口信号相位设计

4.2.1交叉口信号相位设计的基本原则

4.2.2混合交通流条件下交叉口相位设计方法研究

4.3杏坛路与文慧园北路交叉路口实例分析

4.4本章小结

5混合交通条件下信号交叉口配时优化研究

5.1混合交通条件下的F.韦伯斯特-B.柯布方法

5.1.1 F.韦伯斯特-B.柯布理论概述

5.1.2 F.韦伯斯特-B.柯布公式改进

5.1.3混合交通条件下信号配时设计

5.1.4实例求解

5.1.5对比分析

5.2基于遗传算法的信号配时优化模型研究

5.2.1遗传算法概述

5.2.2混合交通条件下信号配时优化模型

5.2.3遗传算法的MATLAB实现

5.3两种算法结果的对比分析

5.4本章小结

6结论与展望

6.1论文的主要研究成果与结论

6.2论文工作展望

参考文献

附录A:基于Matlab的遗传算法程序

作者简历