基于延误的信号交叉口相位差优化方法

作     者：沈辛夷 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王殿海

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 

主      题：相位差优化 协调控制 车均延误 排队控制 仿真采样 

摘      要：随着机动车保有量的上升,机动化出行需求与路网密度也随之增加,交叉口之间的关联性在交通信号控制中起着越来越重要的作用。如何对相邻交叉口之间的相位差进行优化,提高协调控制效率,已经成为城市交通控制发展中的关键问题。本论文针对现有相位差优化研究的不足,从考虑相位差的协调控制车均延误模型、相位差取值影响因素的仿真分析、特殊交通场景下的相位差优化方法等方面,以延误为评价指标,对相位差优化方法进行了一系列研究和讨论,将主要的科研工作概括如下:第一,从孤立交叉口控制与协调控制两种控制场景下到达图式的差异出发,基于到达-驶离图式,以相位差为自变量,分别建立了非饱和与过饱和两种交通状态下的协调控制车均延误模型,获得了协调控制下车均延误与相位差之间的关系。以车均延误最小为控制目标,提出了单向协调和双向协调两种交通控制场景下的相位差优化方法,通过数值算例和仿真算例说明了该方法的应用过程和可行性。第二,分析了初始排队、交通需求、交叉口间距等因素对最优相位差取值的影响,以及协调控制的失效条件,并基于微观仿真进行了验证。基于仿真数据,对各影响因素与最优相位差取值之间的关系进行了相关性分析,对各影响因素对最优相位差取值的作用进行了显著性分析,并通过多项式回归建立了确定最优相位差取值的通式。第三,针对短连线路段、非对称放行、双向交通需求不均衡的三种特殊场景,对相位差优化方法进行了拓展应用。结合交通波模型,考虑最大排队长度限制,拓展了短连线路段上的相位差优化方法;从对称放行与非对称放行相位相序设置的差异性出发,推导了非对称放行下双向相位差之间的关系,拓展了非对称放行下的双向协调相位差优化方法;通过仿真算例,说明了以车均延误最小为控制目标的双向相位差优化方法在双向交通需求不匹配场景下的适用性。