城市路网交通信号的区域协调优化与控制理论研究

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1、学校代码：10286分类号：TP13密级：公开UDC：621.3城学号：151417市路网交通信号的区域协调优化与控制理城市路网交通信号的区域协调优化论研究与控制理论研究陈研究生姓名：陈仁思仁思导师姓名：曹进德教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学东南大一级学科名称控制科学与工程论文答辩日期2018年6月28日学二级学科名称控制理论与控制工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席梁金玲教授评阅人2018年6月28日硕士学位论文城市路网交通信号的区域协调优化与控制理论研究专业名称：控制科学与工程研究生姓名：陈仁思指导教师：曹进德教授

2、CoordinatedOptimizationandControlTheoryofUrbanNetwork-wideTrafficSignalAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByChenRensiSupervisedbyProfessorCaoJindeSchoolofAutomationSoutheastUniversityJune,2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研

3、究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材抖。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名j苤主甚心＿日期为i.,.1东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、同家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志礼：有限公司、万方数据屯子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保招本人所这交学位论文的复印件和电子文档．可以采用影印、缩印或其他复制手段保

4、存论义。本人屯子文档的内容和纸质论文的内容相-·致。除在保密期内的保密论文外，允许论义被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究研究生签名,j芍企§位导师签名期汕店、7、2摘要目前，解决城市交通拥堵问题的可行方法主要有：城市道路规划与扩建、城市交通信号控制与城市智能交通诱导。根据我国各大城市的发展现状，可以清晰地认识到，单纯地通过城市道路的扩建来缓解城市交通拥堵问题是不合理的，工程造价过高，也不利于有效地利用严重紧缺的城市土地资源。许多文献中

5、提到，城市交通信号控制和智能交通诱导，两者相辅相成，能够使现有交通道路设施的利用率最大化，显著提高车辆的出行效率，同时交通信号控制能够显著地减少交通事故的发生。归根结底，城市交通问题是现有交通路网和交通管控技术不能满足日益增长的交通需求的矛盾，需要从交通网络的本身出发，进行有预见性地、智能地交通诱导和动态地信号协调控制。城市交通信号控制经历了由单交叉路口控制到干线协调控制，再到区域协调控制的发展过程，目前城市区域协调控制已经成为城市交通信号控制的研究热点，但该研究领域仍存在诸多急需解决的问题。城市区域交通协调控制不同于交叉路口控制和干线协

6、调控制，其核心在于实现区域内每个交叉路口的协调，达到区域整体的最优运行。本文将从城市交通信号控制的发展历程开始回顾，对交叉路口的交通流时空变化特性进行建模分析，采用先进的模型预测控制技术、分布式协调控制技术和控制分区思想，实现干线、区域交叉口整体的特定性能指标的动态最优，即车辆排队长度最小。论文的主要研究工作主要包括如下几个方面：首先，绪论部分综述了城市交通控制的发展现状和前景，并重点论述区域交通协调信号控制的意义，并给出了国内外城市区域交通协调控制的研究现状。综合以上实际情况，可以明确地了解到研究城市区域交通协调控制理论是十分必要的。其

7、次，第二章系统性地分析了一些交通信号控制的基础理论和概念，为后续的城市区域协调控制理论的研究提供了坚实的理论支撑。该章节重点介绍了城市交叉路口信号配时的基本参数及其设计方法和理论，并详细地分析了与信号控制相关的各种评价指标及其对信号配时设计方案的影响，如路网交叉口车辆的平均延误时间、平均行程距离、平均停车次数和单位时间通行车辆数等评价指标。为了很好地解决大规模城市区域路网的信号控制和优化问题，本章还重点介绍了多种交通流的建模理论和方法，并分析比较了这些理论和方法的优缺点，最终本文采用了性能较优的SFM交通流模型进行城市路网的建模分析。在此

8、基础上，还综合比较了几种基于SFM交通流模型的信号控制方法，如基于SFM的二次型控制和非线性控制，并相应地分析了各种控制方法的优缺点。最后，还分别介绍了单交叉路口信号协调控制、干线交叉路口协调