城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、在許多國(guó)家的城市中，出現(xiàn)了多個(gè)交通信號(hào)控制系統(tǒng)并存的問(wèn)題。這些交通信號(hào)控制系統(tǒng)不僅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式互不相同，內(nèi)部傳遞信息的格式互不相同，而且他們擁有的控制算法和控制效果也各有千秋。如何將這些信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)，以滿足對(duì)城市交通較好的協(xié)調(diào)控制的目的是本論文重點(diǎn)研究的內(nèi)容。與以往研究城市交通協(xié)調(diào)控制單純從控制算法出發(fā)不同，本論文對(duì)城市交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部信息傳遞和控制算法的角度出發(fā)，比較深入地進(jìn)行了研究。 論文首先對(duì)

2、城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史進(jìn)行了回顧，對(duì)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，而導(dǎo)致的交通信號(hào)控制設(shè)備和通信的發(fā)展進(jìn)行了介紹，對(duì)交通信號(hào)控制算法的進(jìn)展情況作了總結(jié)。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出了目前許多城市面臨的問(wèn)題：如何有效地管理、協(xié)調(diào)多個(gè)交通信號(hào)控制系統(tǒng)，并根據(jù)交通需求動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)城市交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制。因此，提出了本論文進(jìn)行研究的三個(gè)方面的關(guān)鍵問(wèn)題：交通信號(hào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的結(jié)構(gòu)形式研究、交通信號(hào)控制系統(tǒng)通信語(yǔ)法結(jié)構(gòu)模型研究、交通信號(hào)控制系統(tǒng)控制子區(qū)動(dòng)

3、態(tài)劃分算法研究。 論文對(duì)國(guó)內(nèi)外幾個(gè)典型的交通信號(hào)控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行了總結(jié)分析，由于這些控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)各有不同，而且由于信號(hào)控制系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)間跨度大，因此在城市中必定會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)不同層次結(jié)構(gòu)的交通信號(hào)控制系統(tǒng)同時(shí)存在的現(xiàn)象。為了給各個(gè)系統(tǒng)之間建立有機(jī)的聯(lián)系，應(yīng)當(dāng)將這些系統(tǒng)進(jìn)行集成，形成一個(gè)可以相互融合相互協(xié)調(diào)的統(tǒng)一整體。為此，提出了建立多層分布式交通信號(hào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念。 選擇一個(gè)較好的方法來(lái)建立控制系統(tǒng)的合理結(jié)構(gòu)

4、是必要的。面向過(guò)程的方法由于結(jié)果容易被理解，而且不需要使用專門(mén)的工具來(lái)生成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此經(jīng)常被選用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建立。遵循面向過(guò)程的方法的五個(gè)步驟：了解用戶需求、建立系統(tǒng)關(guān)聯(lián)組成部分、功能結(jié)構(gòu)建立、物理結(jié)構(gòu)建立和最終的實(shí)施，論文最終建立了多層分布式的交通信號(hào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)既能夠兼容多個(gè)交通信號(hào)控制系統(tǒng)，又能夠發(fā)揮交通信號(hào)控制系統(tǒng)的功能。建立的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)符合城市交通信號(hào)控制的特點(diǎn)，由于原有的屬地式的交通控制方式和靜態(tài)交通信號(hào)控

5、制方式不能夠適應(yīng)城市不斷變化的交通需求和協(xié)調(diào)控制的需求，因此要求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能夠在控制層次上做到清晰合理，而且能夠適應(yīng)交通控制動(dòng)態(tài)變化的需要。通過(guò)對(duì)這些需求的分析，驗(yàn)證了建立的多層分布式交通信號(hào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性。 接下來(lái)論文對(duì)信號(hào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)所需的通信技術(shù)進(jìn)行了研究。由于XML在各個(gè)領(lǐng)域，包括交通領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因此就XML的交通信號(hào)控制語(yǔ)法結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了研究?；赬ML的信號(hào)控制標(biāo)記語(yǔ)言SignalML(SignalM

6、arkupLanguage)是一種統(tǒng)一描述、包裝、存儲(chǔ)以及傳遞信號(hào)控制數(shù)據(jù)的格式標(biāo)準(zhǔn)，便于不同路口的信號(hào)控制器可以基于這一標(biāo)準(zhǔn)方便的進(jìn)行信號(hào)控制、信息的交換和共享。SignalML的建立將使信號(hào)控制數(shù)據(jù)與軟件平臺(tái)和信號(hào)控制器廠商分離，使不同類型的平臺(tái)之間數(shù)據(jù)傳輸變的方便、實(shí)時(shí)。本論文從文檔和圖論兩個(gè)角度對(duì)SignalML的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了探討，并開(kāi)發(fā)了通信板卡，實(shí)現(xiàn)了信息的有效傳遞。 論文最后對(duì)交通信號(hào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制子區(qū)劃分

7、和優(yōu)化進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)已有的控制子區(qū)劃分方法的分析，給出了城市交通信號(hào)控制區(qū)域劃分的原則和控制子區(qū)的劃分過(guò)程，并且初步給出了交通信號(hào)控制執(zhí)行子區(qū)的劃分方法：交通信號(hào)控制執(zhí)行子區(qū)的形狀、交通信號(hào)控制執(zhí)行子區(qū)的劃分方法和過(guò)程、交通信號(hào)控制執(zhí)行子區(qū)目標(biāo)函數(shù)和優(yōu)化研究。 論文把博弈問(wèn)題中的隨機(jī)結(jié)盟對(duì)策和人工智能產(chǎn)生式系統(tǒng)引入到了交通信號(hào)控制子區(qū)的劃分和優(yōu)化中。首先對(duì)隨機(jī)結(jié)盟對(duì)策的概念進(jìn)行了介紹，然后對(duì)隨機(jī)結(jié)盟問(wèn)題的基本算法和搜索策略進(jìn)