基于相位相序的信号控制优化模型研究

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1、学校代号10532学号S150100189分类号U491密级公开硕士学位论文基于相位相序的信号控制优化模型研究学位申请人姓名黎强培养单位土木工程学院导师姓名及职称李硕教授学科专业交通运输工程研究方向交通管理与控制论文提交日期2018年5月27日学校代号：10532学号：S150100189密级：公开湖南大学硕士学位论文基于相位相序的信号控制优化模型研究学位申请人姓名：黎强导师姓名及职称：李硕教授培养单位：土木工程学院专业名称：交通运输工程论文提交日期：2018年5月27日论文答辩日期：2018年5月30日答辩委员会主席：黄立葵教授Researchonsignalcontrolopti

2、mizationmodelbasedonphasesequencebyLIQiangB.E.(ChangshaUniversityofScienceandTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringScienceinTransportationEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLIShuoMay,2018基于相位相序的信号控制优化

3、模型研究摘要干道作为城市交通中实现连续通行的重要通道，常常被人们誉为城市道路交通的大动脉。干道交叉口作为干道与干道连接的关键节点，是道路之间连接的重要纽带，亦是干道车辆通行的咽喉。研究减小干道交叉口的交通延误，是实现车辆连续通行的关键，为缓解城市道路的交通压力有着重要的作用。为寻求优化的信号控制方案，本文结合国内外道路交叉口信号相位和相序研究理论、单点信号控制理论、干道协调控制理论的研究成果，提出城市干道经典的十字交叉口信号控制优化模型。本模型结合信号相位和相序与信号配时，论述了基于相位相序的信号控制方案设计的可行性，提出采用信号相位矩阵表示信号相位相序的方法。模型以信号相位矩阵和有

4、效绿灯时间作为优化变量，根据道路交叉口总交通延误的计算公式确定目标函数。通过分析干道交叉口车流通行的相关约束，包括车流冲突点问题、信号配时参数取值等，确定了惩罚函数及约束条件组合。模型的算法为遗传算法，经过优化设计，在满足约束条件的基础上，寻求目标函数值最小值，并在MATLAB中编辑代码构造出单点信号控制模型与干道协调控制模型。本文结合道路交叉口实际交通数据，运用统计分析的方法得到模型需要的交通量，将相关的交通量及参数代入到模型中运算，输出信号相位矩阵及有效绿灯时间时间。通过实际道路交通数据运行模型，并与现状信号控制方案的总交通延误进行对比，结果显示：单点信号控制优化效果约为26%，

5、干道协调控制优化效果约为24%；验证了模型的优化效果。最后，运用VISSIM交通仿真软件，将优化的信号控制方案与现状方案通过交通仿真进行对比分析。交通仿真运算结果显示：单点信号控制模型输出的信号优化方案得到的平均交通延误比现状方案降低约27%，干道协调控制优化模型输出的信号优化方案得到的平均交通延误比现状方案降低约21%；结果表明优化信号方案达到了减小道路信号交叉口路网平均交通延误的目的，进一步验证了本模型有效性。因此本模型取得了优化干道交叉口信号控制方案良好效果，降低了干道交叉口的交通延误，提高了城市干道网络整体的通行能力。关键词：信号控制方案；相位矩阵；相位相序；MATLAB模型

6、；优化变量II硕士学位论文AbstractArterialroadsareimportantpassagesforurbantraffictoachievecontinuoustraffic,andtheyareoftenreferredtoasthemainarteryofurbanroadtraffic.Asthekeylinkbetweentrunkroadsandmainroads,trunkcrossingsareimportantlinksbetweenroadsandtrunkroads.Toreducetrafficdelayattheintersectionofma

7、inroadsisthekeytoachievecontinuoustraffic.Itplaysanimportantroleinrelievingthetrafficpressureofurbanroads.Inordertoseektheoptimizedsignalcontrolscheme,thispaperputsforwardtheclassicintersectionsignalcontroloptimizationmodelofurban