城市交通的优化控制与仿真研究

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1、摘要摘要近年来，随着社会经济的发展和城市化进程加快，对道路交通系统的要求越来越高。为了解决日益严重的交通问题，应该以科学理论为指导进行交通规划、控制和管理，因而，对交通信号进行优化控制研究是当前国内外学者的重要研究课题之一。本文中考虑的交通信号控制系统由仿真模型和优化模型两部分组成，在论文主体部分提出了一个新的动态路口信号控制模型，解决单路口及多路口网络的交通信号优化控制问题，并利用计算机进行仿真模拟，以期为实际中的城市交通问题提供有益的解决方法和途径。本文侧重于城市交通道路信号优化控制，对交通信号优化控制问题进行了数学建模及理论分析，并给出了相关求解算法，研究内容可归纳为以下

2、几个方面；一．提出了交通单路口和多路口的信号控制模型，假定车辆只有两个速度，一是自由行驶速度，二是绿灯时排队穿过路口的速度，假设条件使得路口闯题简单化，由此可建立信号控制的数学模型。而依据模型和一定的假设条件，可以很好的对交通路口进行优化控制。二．在多路口信号控制模型的基础上，建立了一个基于混合整数规划的相邻交叉路口信号协调控制模型。以在固定时间内下游路口驶出的车辆数最多作为目标函数，通过协调上游路口信号灯变换时间来控制下游路口车辆周期内的驶出。采用禁忌搜索算法对问题求解，并通过仿真分析得到模型的一些性质。对类似的但目标函数不同的相邻路口问题也可采用类似的解决方案。三．用排队论

3、对单路口及相邻路口的控制模型做进一步的补充讨论，假定车辆到达路口并进入排队是随机的，即到达车辆为一随机变量，由此可得到平稳状态下单路C1及两路口模型的车辆动态规律，即单路口控制模型中周期末排队长的母函数，以及在两路口控制模型中，下游路口排队的母函数。同时，这两个结果也可作为交通网络中边界路口在平稳状态下的车辆排队规律，从而对交通网络控制进行研究。四．利用前面所得到的结果，建立了交通网络中路口相位差协调控制模型，摘要引进周期性时间窗，并定义了时间窗函数，用时间窗模拟各路口信号灯控制，采用协调交通网络路口信号相位差的方法得到交通网络的最短路径。结合改进的Dijkstra算法、SDO

4、T算法及遗传算法分别构建出了求解确定权值和非确定权值交通网络最短路径的混合算法。关键词：信号灯最优控制；协调控制；交通网络；随机时变网络：时间窗：最短路径；数值仿真AbstmclInrecentyears．试tlltheincreasingdevelopmentofsocialeconomyandurbanization,thenumberofvehiclesandtheneedfortransportationgrowfaster．Inordertosolvetheseriousmad仃a伍ccongestionproblem,wemustbcgIlidcdbyscienti

5、ficproceduretomaketrafficcontrolandmanagement．Tmtticsignalconll'olremainsoneofthemostsignificantitemsforresearchershomeandabroad．Trafficsignalcontrolsystemconsistsofsimulationmodelandoptimizationmodelinthisdissertation．nemostimportantcontributionistoinvestigatethemathematicmodelforoptimaltra

6、插ccontrolandtomakesimulationresearchonthemodel’Sability．neobjectiveofthepaperistogetnewwaysandmethodstosolvetheserioustrafficproblem．ThedissertationiSfocusedonoptimalcontrolforIrafficintersections．Wedevelopamathematicalmodelandtheoreticalanalysis，andgivethecorrespondingalgorithms．nemainconte

7、ntsinthisdissertationinclude：1．11嵋mathematicaldescriptiORSofsingle倘cintersectionandtheintersectionsaredevelopedundersomeassumptions．Weassmethereareonlytwovelocities，oneisvelocityofrunningintheroad，theotherisvelocityofrunningoutintersectionwhenthere