城市干道交通時空資源優(yōu)化及系統(tǒng)控制方法.pdf

1、本文研究的城市干道為雙向交通分離的主干道或次干道。作為城市道路網(wǎng)絡(luò)的骨架，城市干道合理的交通時空資源優(yōu)化及系統(tǒng)控制有利于提高干道交通效率與安全水平。目前我國對干道交通資源系統(tǒng)性控制方法的研究較少，主要集中在宏觀或微觀的局部層面上，且多依據(jù)經(jīng)驗性分析，鮮見宏觀與微觀結(jié)合、時間與空間協(xié)調(diào)的系統(tǒng)性交通時空優(yōu)化控制方法。
　　為改善干道交通時空資源現(xiàn)狀，本文通過交通時空遞歸控制系統(tǒng)構(gòu)建，提出了一套干道交通時空資源優(yōu)化及系統(tǒng)控制方法:干道現(xiàn)

2、狀為遞歸控制系統(tǒng)的輸入，干道交通時空資源狀態(tài)為反饋參數(shù)，迭代優(yōu)化了干道交通空間資源、干道交通時間資源，最后該系統(tǒng)輸出了最優(yōu)的干道交通時空資源狀態(tài)。具體歸納為如下幾點:
　　(1)基于時間資源的干道交通空間資源優(yōu)化研究
　　接入口為交叉口與地塊出入口的統(tǒng)稱。接入口功能區(qū)為車流受接入口影響的區(qū)域。現(xiàn)有交通空間資源研究較少考慮時間資源影響，且鮮見平面信控接入口與T型無控接入口的綜合優(yōu)化。論文第二章研究了基于交通時間資源與接入口一體

3、化的干道交通空間資源優(yōu)化技術(shù)。
　　干道宏觀空間資源優(yōu)化中，計算考慮時變規(guī)律的功能區(qū)影響下平面信控接入口最小間距，進而研究基于綠波帶的平面信控接入口候選間距，在此基礎(chǔ)上，提出依據(jù)交通沖突分析的逼近理想解排序法的最優(yōu)間距計算方法。采用攝影測量法計算考慮交通沖突分布的T型無控接入口功能區(qū)長度，提出基于車流運行特征的同向及對向T型無控接入口最小間距模型，進而采用逼近理想解排序法對二分法計算所得間距候選方案進行優(yōu)選。干道微觀空間資源優(yōu)化中

4、，提出考慮駕駛行為和左直車流沖突的平面信控接入口導向車道與左轉(zhuǎn)港灣車道長度模型，并建立基于車流轉(zhuǎn)彎軌跡、車頭時距分布、地塊交通生成的T型無控接入口寬度、半徑與長度模型。
　　(2)基于空間資源的車流到達影響下干道關(guān)鍵節(jié)點交通時間資源優(yōu)化研究
　　關(guān)鍵節(jié)點為干道沿線信控接入口。現(xiàn)有關(guān)鍵節(jié)點交通時間資源研究較少探討交通空間資源影響。論文第三章以車流到達為時空資源的銜接要素，研究了基于空間資源的干道關(guān)鍵節(jié)點交通時間資源優(yōu)化技術(shù)。<

5、br>　　提出有利于綠波控制的關(guān)鍵節(jié)點相位類型，給出滿足車流安全制動或穿越的相位綠燈間隔時間模型。將修正后的煙羽模型用于研究關(guān)鍵節(jié)點銜接道路區(qū)域空間平均車速和交通強度等宏觀交通參數(shù)的路網(wǎng)擴散性，從而界定關(guān)鍵節(jié)點銜接區(qū)域范圍。根據(jù)元胞傳輸模型與車流連續(xù)性守恒方程，通過銜接區(qū)域元胞傳輸框架構(gòu)建與元胞流量研究，計算基于空間資源的關(guān)鍵節(jié)點車流到達分布，進而提出基于車流到達的配時設(shè)計交通量模型。然后通過數(shù)據(jù)回歸分析，建立綜合考慮空間要素和交通組成

6、的直行車道飽和流率模型。最后在上述研究成果的基礎(chǔ)上，采用傳統(tǒng)配時算法計算關(guān)鍵節(jié)點配時。
　　(3)基于時空資源的車流集散性影響下干道交通時間資源系統(tǒng)控制研究
　　協(xié)調(diào)相位是干道關(guān)鍵節(jié)點的綠波帶運行相位。現(xiàn)有干道交通時間資源系統(tǒng)控制鮮有充分分析交通空間資源影響，且常忽略車流集散性到達規(guī)律。論文第四章以基于空間資源的車流集散分析為銜接要素，研究了關(guān)鍵節(jié)點交通時間資源影響下干道交通時間資源系統(tǒng)控制方法。
　　通過基于車流集散

7、性分析的協(xié)調(diào)相位信號時段車輛到達數(shù)量研究，提出考慮相鄰關(guān)鍵節(jié)點信號約束的協(xié)調(diào)相位最小有效綠燈時間優(yōu)化方法。然后建立基于步行隊列和行人延誤的非協(xié)調(diào)直行相位最小有效綠燈時間模型。進而計算理想間距范圍和理想間距對應(yīng)的相對相位差，研究考慮車流累計到達的綠波帶寬公式，從而提出基于車流到達的相位差優(yōu)化流程。在上述研究成果的基礎(chǔ)上，參考傳統(tǒng)算法，提出干道線控系統(tǒng)配時優(yōu)化方法。最后建立保證綠波帶寬的路段行人過街相位綠燈時間模型。
　　(4)實例分

8、析及驗證
　　論文第五章選取某干道為實例，進行研究成果分析及驗證。
　　基于干道交通時空現(xiàn)狀，應(yīng)用研究成果迭代計算了干道交通時空資源，對逐次遞歸控制所得干道交通時空資源狀態(tài)進行交通仿真和灰色關(guān)聯(lián)評價。驗證結(jié)果表明:迭代優(yōu)化所得各干道交通時空資源狀態(tài)的灰色關(guān)聯(lián)度均大于現(xiàn)狀數(shù)值，遞歸優(yōu)化生成了灰色關(guān)聯(lián)度最大的狀態(tài)，單獨空間優(yōu)化生成狀態(tài)的灰色關(guān)聯(lián)度均小于時空綜合優(yōu)化生成狀態(tài)數(shù)值。研究成果優(yōu)化了干道交通時空資源，基于遞歸思想的系統(tǒng)控