基于卡口数据的绿波设计速度计算方法研究

作     者：马天一 

作者单位：山东交通学院 

学位级别：硕士

导师姓名：白翰;李勇;姬海

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 

主      题：绿波设计速度 车辆延误 多目标优化 模拟退火算法 卡口数据 

摘      要：近年来随着城市经济的快速发展,人口逐渐向城市集中,致使汽车保有量剧烈激增,城市交通压力与日俱增,交通问题愈发严重,交通拥堵目前已成为各大城市发展面临的共同问题。城市道路干线绿波协调控制可以有效降低延误时间,提高交通效率,被广泛地研究和应用在实际场景。绿波设计速度是干线绿波协调控制的一项重要参数,但目前国内外的研究大多是将车速与绿波协调控制相结合,通过对车速进行诱导来提升绿波运行效果,缺乏对绿波设计速度这一参数的研究。本文围绕此现状,进行了如下工作。 首先,对卡口数据进行数据清洗以提高卡口的数据质量,对原始数据中可能存在的冗余数据、错误数据、无效数据等问题、产生的原因以及相应的数据预处理方法进行了分析,为后续的车辆行程时间分析和应用提供了数据支撑。 其次,将绿波设计速度界定为没有延误与干扰的绝大多数车辆的行驶速度,根据车牌信息进行匹配获取车辆的行程时间,并对行程时间异常值进行分析,详细解析了车辆延误机理,设计车辆延误的行程时间筛除方法,从而对行程时间中存在的异常值进行剔除,基于此,阐述了绿波设计速度的测算原理。 最后,通过速度频率分布曲线和速度累计频率分布曲线对车辆行驶速度的分布特性进行了分析,根据速度与累计频率的拟合函数构建车辆行驶速度的多目标优化模型,模型目标函数考虑两个不同速度值对应的累计频率差值最大、两个不同速度值差值最小等方面,运用模拟退火算法求解该多目标优化模型,以济南市经十路(环山路至山大路)路段为研究案例求解出的绿波设计速度为52.2km/h～54.4km/h,现状实行的实际绿波速度为53km/h,验证本文提出的绿波设计速度计算方法的科学合理性。 利用本文提出的方法计算得到的绿波设计速度,能有效应对道路上车辆的动态行驶速度变化,减少延误时间和停车次数,对于提高绿波协调控制的效果具有重要意义。