動態(tài)交通條件下交通誘導與信號控制協(xié)同研究.pdf

1、隨著我國城市規(guī)模不斷擴大、人口快速增長、小汽車保有量急劇上升，城市交通系統(tǒng)供需矛盾日益突出。不斷增加的交通需求與頻繁發(fā)生的各類突發(fā)事件，相互刺激、不斷惡化。充分利用現(xiàn)有道路交通資源，提高交通系統(tǒng)運行效率，有效應對頻繁發(fā)生的各種突發(fā)交通事件，已成為當前我國城市交通亟待解決的關鍵問題。
　　論文在對交通誘導系統(tǒng)與交通信號控制系統(tǒng)的研究歷程及發(fā)展現(xiàn)狀進行闡述的基礎上，利用微觀仿真軟件PARAMICS建立了典型交通誘導與信號控制協(xié)同策略仿

2、真模型?？紤]信號控制方式的不同類型，研究分別選擇固定式信號控制、感應式信號控制以及區(qū)域協(xié)同聯(lián)動控制作為典型代表;同時根據(jù)交通誘導系統(tǒng)對道路網(wǎng)絡以及用戶影響方式及影響程度的差異，論文將各類交通誘導系統(tǒng)抽象為具有不同信息發(fā)布頻次以及不同用戶遵從度的理想誘導信息發(fā)布途徑。基于Sioux Falls路網(wǎng)，對這一系列的交通誘導與信號控制協(xié)同模型進行了大量的仿真測試，得到了不同交通運行狀態(tài)下的協(xié)同優(yōu)化策略，可移植性測試結果顯示該策略具有較好的可移植

3、性。
　　在常規(guī)交通狀態(tài)下交通誘導與信號控制協(xié)同策略研究的基礎上，論文對突發(fā)交通事件條件下的協(xié)同策略的運行效果進行分析。從實際觀測得到的突發(fā)交通事件的時空特性出發(fā)，研究對交通事件與交通誘導、交通事件與交通信號控制的交互關系進行了解析分析。同時論文設計了四種不同類型突發(fā)交通事件情境，包括汽車拋錨、交通事故、火災警報以及突降暴雨，研究利用PARAMICS仿真軟件對各情境下交通誘導與信號控制協(xié)同策略進行仿真，并對協(xié)同策略的優(yōu)化效果進行分

4、析。結果顯示突發(fā)交通事件的影響范圍、影響時長與交通誘導或信號控制策略的運行效果影響緊密;同時單點感應式信號控制在低交通流條件下具有最佳的適應性，且用戶遵從度的提高對路網(wǎng)運行效率有一定提升作用，但是當遵從度超過75％后，遵從度的提高對運行效率有抑制作用。
　　考慮現(xiàn)有微觀仿真軟件在進行解析分析時受到軟件功能制約，論文在雙排隊動態(tài)交通流傳輸模型的基礎上，考慮城市信號控制條件，將其節(jié)點模型改進為信號控制下的節(jié)點模型，并對改進后模型的理論

5、特性進行證明，此外研究通過數(shù)值算例對該模型進行應用。結果表明，信號控制條件下的雙排隊模型能夠正確描述信號控制條件下的交通流動態(tài)特性。進一步的，研究建立了動態(tài)交通分配與信號控制優(yōu)化連續(xù)模型，深入分析交通誘導與信號控制動態(tài)協(xié)同過程，并利用非線性優(yōu)化軟件GAMS/NLPEC對離散化后的模型進行求解，數(shù)值算例表明該模型在正確描述交通流動態(tài)特性的基礎上還能描述動態(tài)條件下的用戶近似均衡條件。
　　為改善仿真中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)有交通誘導與信號控制策略在

6、協(xié)同中存在問題，論文設計分布式信號控制策略Double Pressure信號控制。該策略考慮下游路段承載能力，分析交叉口不同流向通行能力需求與供給間的相互關系，有效縮短交叉口排隊時間，并能夠自適應的在不同交通運行狀態(tài)下與誘導策略進行協(xié)同。在對控制流程離散化之后，論文從理論層面對該控制策略的特性進行論證及闡述。同時數(shù)值測試，驗證了Double Pressure信號控制策略的有效性，尤其是在有突發(fā)交通事件或是流量較高的情況下，優(yōu)勢較為顯著。

7、此外，研究還對動態(tài)用戶路徑選擇行為對信號控制策略運行效果的影響進行了數(shù)值分析。
　　為了表征不同交通運行狀態(tài)下路網(wǎng)的綜合運行效果，同時為了評價協(xié)同策略在不同交通運行狀態(tài)下的綜合表現(xiàn)，論文基于宏觀基本圖理論提出了一種新型的路網(wǎng)運行效果綜合評價指標。以交通誘導與信號控制協(xié)同策略下的實驗路網(wǎng)為例，對Double Pressure信號控制與典型交通誘導策略的協(xié)同效果進行分析評價，同時還進一步考慮的多類型交通事件發(fā)生后路網(wǎng)性能被削弱情況下，