城市交通的優(yōu)化控制與仿真研究.pdf

1、近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，對道路交通系統(tǒng)的要求越來越高。為了解決日益嚴(yán)重的交通問題，應(yīng)該以科學(xué)理論為指導(dǎo)進(jìn)行交通規(guī)劃、控制和管理，因而，對交通信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化控制研究是當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者的重要研究課題之一。 本文中考慮的交通信號(hào)控制系統(tǒng)由仿真模型和優(yōu)化模型兩部分組成，在論文主體部分提出了一個(gè)新的動(dòng)態(tài)路口信號(hào)控制模型，解決單路口及多路口網(wǎng)絡(luò)的交通信號(hào)優(yōu)化控制問題，并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬，以期為實(shí)際中的城市交通問題提供有

2、益的解決方法和途徑。 本文側(cè)重于城市交通道路信號(hào)優(yōu)化控制，對交通信號(hào)優(yōu)化控制問題進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模及理論分析，并給出了相關(guān)求解算法，研究內(nèi)容可歸納為以下幾個(gè)方面： 一．提出了交通單路口和多路口的信號(hào)控制模型，假定車輛只有兩個(gè)速度，一是自由行駛速度，二是綠燈時(shí)排隊(duì)穿過路口的速度，假設(shè)條件使得路口問題簡單化，由此可建立信號(hào)控制的數(shù)學(xué)模型。而依據(jù)模型和一定的假設(shè)條件，可以很好的對交通路口進(jìn)行優(yōu)化控制。 二．在多路口信號(hào)控制

3、模型的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)基于混合整數(shù)規(guī)劃的相鄰交叉路口信號(hào)協(xié)調(diào)控制模型。以在固定時(shí)間內(nèi)下游路口駛出的車輛數(shù)最多作為目標(biāo)函數(shù)，通過協(xié)調(diào)上游路口信號(hào)燈變換時(shí)間來控制下游路口車輛周期內(nèi)的駛出。采用禁忌搜索算法對問題求解，并通過仿真分析得到模型的一些性質(zhì)。對類似的但目標(biāo)函數(shù)不同的相鄰路口問題也可采用類似的解決方案。 三．用排隊(duì)論對單路口及相鄰路口的控制模型做進(jìn)一步的補(bǔ)充討論，假定車輛到達(dá)路口并進(jìn)入排隊(duì)是隨機(jī)的，即到達(dá)車輛為一隨機(jī)變量，由

4、此可得到平穩(wěn)狀態(tài)下單路口及兩路口模型的車輛動(dòng)態(tài)規(guī)律，即單路口控制模型中周期末排隊(duì)長的母函數(shù)，以及在兩路口控制模型中，下游路口排隊(duì)的母函數(shù)。同時(shí)，這兩個(gè)結(jié)果也可作為交通網(wǎng)絡(luò)中邊界路口在平穩(wěn)狀態(tài)下的車輛排隊(duì)規(guī)律，從而對交通網(wǎng)絡(luò)控制進(jìn)行研究。 四．利用前面所得到的結(jié)果，建立了交通網(wǎng)絡(luò)中路口相位差協(xié)調(diào)控制模型，引進(jìn)周期性時(shí)間窗，并定義了時(shí)間窗函數(shù)，用時(shí)間窗模擬各路口信號(hào)燈控制，采用協(xié)調(diào)交通網(wǎng)絡(luò)路口信號(hào)相位差的方法得到交通網(wǎng)絡(luò)的最短路徑。