探析基于元胞自动机的交通流仿真及其与信号预测控制相结合的研究

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1、北京交通大学硕士学位论文基于元胞自动机的交通流仿真及其与信号预测控制相结合的研究姓名：王宏申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：周永华20090501中文摘要摘要：为了有效地解决交通拥堵问题，提高车辆行驶效率，减少事故发生，有必要对目前的交通状况做出科学分析，找出行之有效的措施。本文对基于元胞自动机的交通流仿真及其与交叉口信号预测控制的结合进行了研究，并总结出一些研究成果。本文主要完成了以下工作：1．首先利用元胞自动机理论建立交通流仿真模型。并通过仿真分析，验证了本模型关于交通流动力学特性的正确性。2．根据预测控制理论的相关思想，提出了基于非解

2、析模型(即基于元胞自动机的交通流预测模型)的交通信号预测控制的策略，并利用遗传算法优化交叉口信号配时。3．在VS2005软件环境下编写仿真程序。通过多次的仿真实验，在相同的交通环境下，以通过交叉口车辆数最多或者交叉口延误最少为目标函数，将信号预测控制策略与定时控制策略、感应控制策略以及基于到达车辆车头距的控制策略进行比较研究，证明了该控制策略确实能提高交叉路口的通行能力，减少车辆延误，达到交通信号优化控制的目的。同时，研究了不同的预测时域对控制效果的影响。通过本文所述的工作，基本上实现了交通流仿真及其与信号预测控制相结合的研究，并得到了预期的结果，为后续的研

3、究工作打下了良好的基础。关键词：元胞自动机；预测控制；遗传算法；交通流仿真分类号：U491．5+4ABSTRACTABSTRACT：Inordertoeffectivelyresolvetheproblemoftrafficcongestion，improvethetrafficefficiencyandreducetheoccurrenceofaccident，itisnecessarytoanalyzepresenttrafficconditionscientificallyandfredouteffectivemeasure．Inthispaper,s

4、omeresearchhasbeenundertakenonthetrafficflowsimulationbasedoncellularautomataa11dpredictivecontroloftrafficsignalincrossroad，andsomeconclusionsaredrawnfromthestudy．Themaincontentsandcontributionscouldbesummarizedasfollows：1．Firstly,thetrafficeflowsimulationmodelhasbeenestablishedba

5、sedoncellularautomata．Throughtheanalysisofsimulation，themodelabouttheaccuracyofdynamicalpropertiesisvalidated．2．Accordingtothetheoryofpredictivecontrol，thestrategyofpredictivecontroloftrafficsignalsisputforwardbasedonthenon．analyticalmodel(thepredictionmodelisestablishedbased011cel

6、lularautomata)．Thegeneticalgorithmisemployedtooptimizetheintersectionsignaltiming．3．SimulationprogrammesarecodedinVS2005developpingenviroment．Throughmanysimulationexperiments，Icomparethepredictivecontrolstrategywithtimingcontrolstrategy,sensorcontrolstrategyandthecontrolstrategybas

7、edontheheadwaybetweenarrivedvehiclesinthesametrafficcondition．TheobjectivefunctioniSthenumberofvehiclespassingtheintersectionorvehicledelay．TheconclusionisthatthecontrolstrategyCanreallyincreasethetrafficcapacityoftheintersection，decreasedelaytime，andrealizetheoptimalcontroloftraff

8、icsignal．Atthesametime，the