城市區(qū)域交通控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)城市道路交通擁擠和交通阻塞已經(jīng)成為世界大中城市普遍存在的問題，并且由此帶來(lái)了一系列的社會(huì)問題，比如交通事故劇增、環(huán)境污染等。大力發(fā)展城市交通智能控制系統(tǒng)是解決現(xiàn)代社會(huì)交通需求與供給矛盾的重要途徑之一。實(shí)現(xiàn)城市交通系統(tǒng)的智能控制不僅有利于提高交通運(yùn)輸效率，增加道路交通運(yùn)營(yíng)安全，而且還關(guān)系到土地資源與能源的合理利用、城市環(huán)境的改善，乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和社會(huì)效益的提高。
　　 城市交通控制系統(tǒng)中，一般包括單點(diǎn)控制系統(tǒng)、干線控

2、制系統(tǒng)、區(qū)域控制系統(tǒng)等幾種劃分和研究方式，盡管各種控制方式均具有不同的適用范圍，但顯然，城市交通擁堵在整個(gè)城市范圍內(nèi)普遍存在，交叉口之間的相關(guān)性非常明顯，在一個(gè)區(qū)域中，單個(gè)交叉口信號(hào)的調(diào)整往往會(huì)影響到相鄰若干節(jié)點(diǎn)和路段交通流的運(yùn)行狀況，單個(gè)交叉口的擁堵可能會(huì)逐步影響到周邊數(shù)個(gè)交叉口。單點(diǎn)控制系統(tǒng)無(wú)論多么優(yōu)化，也無(wú)法緩解某個(gè)區(qū)域或整個(gè)城市交通擁堵。因此，以某個(gè)區(qū)域甚至整個(gè)城市作為研究對(duì)象的區(qū)域信號(hào)控制理論方法研究也越來(lái)越受到重視。如何從整

3、個(gè)系統(tǒng)的戰(zhàn)略角度出發(fā)，將區(qū)域內(nèi)的所有交叉口作為研究對(duì)象，同時(shí)對(duì)所有交叉口進(jìn)行有效交通信號(hào)控制設(shè)計(jì)，以提高整個(gè)控制區(qū)域內(nèi)的交通運(yùn)輸效率，已成為城市交通控制發(fā)展的新課題。本文研究重點(diǎn)也在于此。
　　 論文針對(duì)區(qū)域交通控制的關(guān)鍵技術(shù)展開研究，主要包括了以下幾個(gè)方面:
　　 (1)本文將交通規(guī)劃理念作為宏觀控制的一個(gè)方面，從宏觀層面考慮交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題?；诰馀淞鞯乃枷耄接懥死秒p層規(guī)劃方法建立城市區(qū)域網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問題。在分析一

4、般行程時(shí)間可靠度基礎(chǔ)上，提出了絕對(duì)可靠度和相對(duì)可靠度的概念，從而更精細(xì)化描述路網(wǎng)在一天內(nèi)的穩(wěn)定性變化。并將行程時(shí)間可靠度與常規(guī)的交通阻抗相結(jié)合，作為廣義的交通阻抗引入到路網(wǎng)設(shè)計(jì)的上層規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)中，為路網(wǎng)設(shè)計(jì)開拓了新的優(yōu)化思路。
　　 (2)論文研究了交通狀態(tài)辨識(shí)問題。本文在總結(jié)歸納狀態(tài)分析方法的基礎(chǔ)上，從量化角度提出了控制小區(qū)劃分思想。論文設(shè)計(jì)了小區(qū)劃分的原則，并提出了具體算法，可作為系統(tǒng)的交通狀態(tài)辨識(shí)的基礎(chǔ)工作，并通過以較大

5、的路網(wǎng)實(shí)例驗(yàn)證了該算法的可行性。
　　 (3)本文重點(diǎn)對(duì)區(qū)域交通信號(hào)控制問題做了研究，總結(jié)了區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)常見的結(jié)構(gòu)類型、控制策略，針對(duì)現(xiàn)有模型多數(shù)沒有考慮各不同路口路段交通狀態(tài)差異的特點(diǎn)，本文建立了基于均衡配流的雙層規(guī)劃模型，上層模型優(yōu)化停車延誤，下層模型解決均衡配流，并將狀態(tài)劃分的結(jié)果作為重要的因子引入到上層規(guī)劃模型中。論文還探討了雙層規(guī)模模型的求解算法，提出了遺傳算法和模擬退火結(jié)合的智能方法，通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證

6、了算法的有效性和局限性。
　　 (4)論文將交通管理也作為宏觀控制的一種手段，對(duì)大型活動(dòng)區(qū)域的交通問題用管控一體化的思路做研究。首先對(duì)大型活動(dòng)從交通需求特性、交通流特性和交通管控方面做了分析，重點(diǎn)從技術(shù)層面對(duì)管控措施做了研究。提出了活動(dòng)區(qū)域交通控制的雙層規(guī)劃模型，統(tǒng)籌優(yōu)化三個(gè)方面:大眾離場(chǎng)的疏散效率、活動(dòng)對(duì)周邊交通影響程度、交通管控措施投入成本，利用遺傳算法求解該問題，并通過濟(jì)南市全運(yùn)會(huì)的交通管控實(shí)例對(duì)模型做了驗(yàn)證。