動態(tài)交通條件下交通誘導(dǎo)與信號控制協(xié)同研究.pdf

1、隨著我國城市規(guī)模不斷擴(kuò)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(yùn)行效率，有效應(yīng)對頻繁發(fā)生的各種突發(fā)交通事件，已成為當(dāng)前我國城市交通亟待解決的關(guān)鍵問題。
　　論文在對交通誘導(dǎo)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(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，利用微觀仿真軟件PARAMICS建立了典型交通誘導(dǎo)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(yīng)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(shí)根據(jù)交通誘導(dǎo)系統(tǒng)對道路網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(dǎo)信息發(fā)布途徑。基于Sioux Falls路網(wǎng)，對這一系列的交通誘導(dǎo)與信號控制協(xié)同模型進(jìn)行了大量的仿真測試，得到了不同交通運(yùn)行狀態(tài)下的協(xié)同優(yōu)化策略，可移植性測試結(jié)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(dǎo)與信號控制協(xié)同策略研究的基礎(chǔ)上，論文對突發(fā)交通事件條件下的協(xié)同策略的運(yùn)行效果進(jìn)行分析。從實(shí)際觀測得到的突發(fā)交通事件的時(shí)空特性出發(fā)，研究對交通事件與交通誘導(dǎo)、交通事件與交通信號控制的交互關(guān)系進(jìn)行了解析分析。同時(shí)論文設(shè)計(jì)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(zāi)警報(bào)以及突降暴雨，研究利用PARAMICS仿真軟件對各情境下交通誘導(dǎo)與信號控制協(xié)同策略進(jìn)行仿真，并對協(xié)同策略的優(yōu)化效果進(jìn)行分

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

5、特性進(jìn)行證明，此外研究通過數(shù)值算例對該模型進(jìn)行應(yīng)用。結(jié)果表明，信號控制條件下的雙排隊(duì)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(jìn)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(dǎo)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(jìn)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(chǔ)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(dǎo)與信號控制策略在

6、協(xié)同中存在問題，論文設(shè)計(jì)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(guān)系，有效縮短交叉口排隊(duì)時(shí)間，并能夠自適應(yīng)的在不同交通運(yùn)行狀態(tài)下與誘導(dǎo)策略進(jìn)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(jìn)行論證及闡述。同時(shí)數(shù)值測試，驗(yàn)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(yùn)行效果的影響進(jìn)行了數(shù)值分析。
　　為了表征不同交通運(yùn)行狀態(tài)下路網(wǎng)的綜合運(yùn)行效果，同時(shí)為了評價(jià)協(xié)同策略在不同交通運(yùn)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(yùn)行效果綜合評價(jià)指標(biāo)。以交通誘導(dǎo)與信號控制協(xié)同策略下的實(shí)驗(yàn)路網(wǎng)為例，對Double Pressure信號控制與典型交通誘導(dǎo)策略的協(xié)同效果進(jìn)行分析評價(jià)，同時(shí)還進(jìn)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，