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公交作为城市可持续、绿色发展的主要运载工具,是缓解交通拥堵最有效的措施之一。在洛杉矶、新加坡、杭州等城市的应用表明,公交信号优先是改善混合路权下公交车辆和社会车辆竞争关系的主要思路。随着大城市道路交通数字化和信息化的发展,智能公交信号优先控制系统应运而生。鉴于此,论文针对交通干线,利用智能控制技术展开公交信号优先控制策略的研究,论文主要研究内容包含如下三点:
第一,公交信号优先基本理论、优先策略和应用模式综述。接着,分别从多目标优化控制、控制方法和检测技术三个方面描述了公交信号优先控制方法的研究现状,指出强化学习方法在公交信号优先控制系统中的发展方向和定位。
第二,主动式公交信号优先配时策略的优化设计。在传统主动优先控制策略基础上,分析公交运行时空轨迹,并针对公交运行状态的差异性和社会车辆的运行需求设计优化策略;从控制节点、信号调整幅度等细化信号优先策略的作用范围;考虑不同模式交通的综合效益,设计了基于公交车辆运行状态和社会车辆延误程度的判断规则,实现了有条件优先感应控制的逻辑流程;采用VISSIM交通仿真软件,以真实路网为原型搭建仿真实验平台,针对模型驾驶员驾驶行为差异问题对模型进行校正;依据车辆感应编程VAP模块,模拟2种交通运行场景,验证文章中机理分析的正确性和控制逻辑的有效性。
第三,基于多智能体强化学习公交优先自适应控制策略研究。基于公交实时优先控制思想,将路口每个交通控制器抽象为异质的智能体,采用强化学习理论构建干线多智能体强化学习控制的数学分析框架,明确定义基于状态合作的多交叉口交通信号控制的协调机制;设计智能体的交通状态、信号动作和回报函数等基础组成要素;进而提出基于强化学习合作机制的公交信号优先协调控制流程。依据.Net接口技术,采用C#语言编写外接控制程序与VISSIM仿真软件相连,搭建了基于VISSIM_COM的仿真实验平台,将真实路网模型与各类控制算法编写程序接入仿真实验平台。设计有针对性的实验场景和实验内容,对比分析定时控制、有条件优先感应控制和邻近状态合作的多智能体强化学习控制效果。
第一,公交信号优先基本理论、优先策略和应用模式综述。接着,分别从多目标优化控制、控制方法和检测技术三个方面描述了公交信号优先控制方法的研究现状,指出强化学习方法在公交信号优先控制系统中的发展方向和定位。
第二,主动式公交信号优先配时策略的优化设计。在传统主动优先控制策略基础上,分析公交运行时空轨迹,并针对公交运行状态的差异性和社会车辆的运行需求设计优化策略;从控制节点、信号调整幅度等细化信号优先策略的作用范围;考虑不同模式交通的综合效益,设计了基于公交车辆运行状态和社会车辆延误程度的判断规则,实现了有条件优先感应控制的逻辑流程;采用VISSIM交通仿真软件,以真实路网为原型搭建仿真实验平台,针对模型驾驶员驾驶行为差异问题对模型进行校正;依据车辆感应编程VAP模块,模拟2种交通运行场景,验证文章中机理分析的正确性和控制逻辑的有效性。
第三,基于多智能体强化学习公交优先自适应控制策略研究。基于公交实时优先控制思想,将路口每个交通控制器抽象为异质的智能体,采用强化学习理论构建干线多智能体强化学习控制的数学分析框架,明确定义基于状态合作的多交叉口交通信号控制的协调机制;设计智能体的交通状态、信号动作和回报函数等基础组成要素;进而提出基于强化学习合作机制的公交信号优先协调控制流程。依据.Net接口技术,采用C#语言编写外接控制程序与VISSIM仿真软件相连,搭建了基于VISSIM_COM的仿真实验平台,将真实路网模型与各类控制算法编写程序接入仿真实验平台。设计有针对性的实验场景和实验内容,对比分析定时控制、有条件优先感应控制和邻近状态合作的多智能体强化学习控制效果。