交叉口信號控制自組織方法與系統(tǒng)應(yīng)用研究.pdf

1、單點交叉口信號控制經(jīng)歷了由定時控制、感應(yīng)控制到自適應(yīng)控制等三種信號控制方式的發(fā)展歷程，適應(yīng)了交通信號控制由被動控制向主動控制發(fā)展方向的轉(zhuǎn)變，提高了信號交叉口控制的有效性。盡管自適應(yīng)信號控制總體上優(yōu)于感應(yīng)信號控制和定時信號控制，但自適應(yīng)信號控制并不是解決所有信號控制的萬能鑰匙。無論是哪種控制方式都有其特定的適用條件和情況，自適應(yīng)信號控制也一樣，也存在許多不適合用自適應(yīng)信號控制來解決的交叉口信號控制問題。國外對三種信號控制方式控制效益的對比

2、研究表明，它們各有其相應(yīng)的適用范圍。本課題依托國家“十五”科技攻關(guān)課題“哈爾濱市智能交通系統(tǒng)應(yīng)用示范工程”(2005BA414B18)，從信號交叉口車流運行特征入手，就不同交通狀態(tài)下的合理信號控制方式問題進(jìn)行研究，旨在通過采用自組織信號控制方法來實現(xiàn)減少車輛在交叉口的行車延誤和停車次數(shù)，實現(xiàn)節(jié)約能耗、降低環(huán)境污染等目的。研究成果對于優(yōu)化信號交叉口的時空資源具有重要意義。
　　課題研究以交通調(diào)查、理論建模、軟件開發(fā)與系統(tǒng)應(yīng)用相結(jié)合，

3、從占有的大量交叉口調(diào)查數(shù)據(jù)中篩選特征數(shù)據(jù)，圍繞交通狀態(tài)特征建立交叉口信號控制自組織理論與方法；借助軟件開發(fā)與系統(tǒng)集成等方式，將理論模型與方法應(yīng)用到實際路口的信號控制中，檢驗理論與實踐的統(tǒng)一性。
　　總結(jié)了車輛在信號交叉口的運行特性和到達(dá)交叉口的統(tǒng)計特性，借助波動系數(shù)理論，分析了信號交叉口交通流波動的一致性與差異性，揭示了交叉口CV/與交通流波動系數(shù)之間的規(guī)律；借助MATLAB等分析工具處理交通調(diào)查數(shù)據(jù)，取得了我國寒冷地區(qū)信號交叉口

4、車流在不同路面環(huán)境下的運行特性及其對比指標(biāo)體系。
　　定義了信號交叉口交通狀態(tài)特征的基本概念，分析確定了交通流運行狀態(tài)表征的原則、合理時間長度和方法；利用交通狀態(tài)特征對預(yù)測的相位關(guān)鍵車道組流量進(jìn)行了修正，并依此對信號控制中各相位的合理綠燈時間范圍進(jìn)行了界定，改進(jìn)了交叉口全感應(yīng)信號控制參數(shù)優(yōu)化算法。結(jié)合哈爾濱市智能交通系統(tǒng)應(yīng)用示范工程，在學(xué)府路交通信號控制系統(tǒng)中進(jìn)行了應(yīng)用研究，驗證了本文提出的感應(yīng)信號控制參數(shù)優(yōu)化算法的實用性。

5、>　　通過篩選和分析交叉口信號控制效益評價指標(biāo)，確立了以延誤為評價指標(biāo)的單點交叉口信號控制方式效益評估準(zhǔn)則。總結(jié)了單點交叉口定時信號控制Webster延誤計算模型和HCM延誤計算模型的計算方法及適用范圍；結(jié)合歷史交通量采集數(shù)據(jù)與交通狀態(tài)特征，在美國學(xué)者Dunne研究的基礎(chǔ)上，對單點交叉口感應(yīng)信號控制延誤計算模型中的rD),(rE)(進(jìn)行了解析；基于定數(shù)理論和交通狀態(tài)特征，通過簡化車輛到達(dá)過程建立了指定交通狀態(tài)特征下的單點交叉口自適應(yīng)信號

6、控制車輛平均延誤計算模型。
　　運用模式識別基本理論，對交叉口交通流運行狀態(tài)的基本特征進(jìn)行了提取，構(gòu)建了信號控制模式類與模式空間，依據(jù)定時控制、感應(yīng)控制和自適應(yīng)控制延誤模型，運用統(tǒng)計模式識別方法建立了交叉口信號控制的模式分類方法。應(yīng)用自組織相關(guān)理論，建立了信號控制方式之間的轉(zhuǎn)換算法(自組織算法)與協(xié)商機(jī)制。結(jié)合哈爾濱市智能交通系統(tǒng)應(yīng)用示范工程調(diào)查數(shù)據(jù)，仿真研究表明，應(yīng)用交叉口信號控制自組織算法較采用單一信號控制方式在信號控制效益方

7、面具有明顯的優(yōu)勢。
　　從軟件開發(fā)角度，對信號控制系統(tǒng)軟件執(zhí)行流程進(jìn)行了設(shè)計，并對軟件運行過程中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析。以軟件工程學(xué)為指導(dǎo)，結(jié)合經(jīng)典信號控制理論與本課題研究成果，開發(fā)了單點交叉口信號優(yōu)化控制軟件系統(tǒng)(SIOS)，并在黑龍江省部分城市的道路交通管理(體系)規(guī)劃中得到了應(yīng)用，應(yīng)用效果表明，該軟件能對信號交叉口的時空資源進(jìn)行有效配置。
　　從系統(tǒng)集成角度，對單點信號控制系統(tǒng)的軟硬件組成、系統(tǒng)功能、特點和技術(shù)參數(shù)等