考虑排放的环形交叉口交通信号控制方法研究

作     者：吴尉健 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭建钢;陈金山;蔡新沧

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 

主      题：环形交叉口 信号配时 排放 交通仿真 多目标优化 

摘      要：环形交叉口是我国城市道路网中一种特殊的平面交叉口形式,在我国城市道路发展初期,该类交叉口普遍存在,且发挥积极作用。然而随着交通量的增长,其通行能力不足的缺点开始显现,越来越多的无信控环形交叉口成为城市交通网络的交通瓶颈。车辆在交叉口的拥堵使得交叉口区域产生大量的尾气污染,导致城市交通环境的日益恶化。在环形交叉口设置信号控制,是解决交叉口交通拥堵、污染严重问题的有效途径。基于此目的,本文对考虑排放的环形交叉口交通信号控制问题展开了系统研究。首先,论文介绍环形交叉口在国内外的发展和研究现状,总结了环形交叉口信号控制的三种常见方式,并分析三种信号控制方式的适用条件。在此基础上,对环形交叉口信号配时做了着重分析。其次,结合VISSIM仿真软件和机动车比功率(Vehicle Specific Power,VSP)尾气排放模型搭建尾气仿真计算平台。通过该平台对一典型环形交叉口在不同交通条件下的通行能力和尾气排放量分布规律进行研究,从节能减排出发,为环形交叉口控制方式的甄选提供了参考依据。再次,兼顾机动车运行效率和环境效益,研究多目标模型优化方法,建立环形交叉口三种控制方式的多目标优化信号配时模型,通过NSGA-II多目标优化算法对模型求解,运用基于熵权的TOPSIS法从所得解集中求得最优解。最后,选取一个环岛进行案例研究,对交叉口几何信息、不同时段车流量以及交叉口的信号配时等信息进行调查,考虑现状方案控制方案设置不佳的情况下,考虑到信号控制方式和信号配时方法两个方面,设计出四个信号控制优化方案,基于现状控制方式和配时方案,对比不同优化方案的优化效果。结果表明,本文所构建的考虑排放的环形交叉口信号优化模型不仅可以有效的提高环形交叉口通行能力,降低环形交叉口的车辆延误,还可以在一定程度上降低车辆环形交叉口的尾气排放量,减少环境污染。