基于混杂自动机的城市区域交通信号控制研究

• 作 者: 倪金
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 混杂自动机 切换服务系统 区域信号控制 协调控制

课题以北京市CBD地区为背景，研究该区域交通信号控制问题。主要利用混杂自动机模型确定路口信号周期单元，根据相邻路口间相互关系和道路车流运动模型确定两个相邻交通路口的信号延时参数；同时，动态识别交通状态，划分子区域从而进行整个区域的协调控制。使整个路网车辆的延误时间最短，充分提高路网的通行效率。　　
论文主要内容如下：　　
1)首次将混杂自动机理论应用于交叉口的信号配时问题，建立T型交叉口排队的一类特殊形式的自动机模型——切换服务系统。在假定车辆到达率和驶离率满足某种条件的情况下，基于该模型证明了在定相序情况下按照车辆排空后切换信号的配时策略能使车辆排队长度全局周期稳定，并给出了信号配时周期的计算公式。并将其结论推广到十字交叉口的信号配时周期中。　　
2)根据两相邻路口间相互关系和道路车流运动模型确定两个相邻交通路口的信号延时参数，提出了一种新的信号灯优化策略来确定协调控制方案。并在此条件下，寻找相邻交叉路口信号灯在动态交通条件下的最佳轮转次序和最佳绿信比。　　
3)通过涵盖整个城市路网范围的交通流流量-密度关系，基于道路检测器数据动态识别各路段交通流状态。同时根据相应的交通流状态信息，将整个路网动态划分为若干个子区域，在每个子区域内计算信号周期配时与相邻路口相位差。将其与历史交通流模式配时方案数据库（交叉口共用的周期和相邻交叉口间的相位差）相比较选择最优的配时方案，并利用分层递阶的方式进行区域协调控制。应用微观交通仿真软件PARAMICS建立北京CBD城市区域交通模型进行仿真分析，其结果表明此控制策略减小了整个路网车辆的延误时间，提高了城市区域区域交通信号控制的性能。　　
论文最后对研究工作进行了总结，并提出了今后需进一步深入研究的问题。