基于元胞自动机仿真建模的交叉口公交优先策略

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1、分类号:U491.410710-20118516工程硕士学位论文基于元胞自动机仿真建模的交叉口公交优先策略刘建仁导师姓名职称刘浩学教授专业学位类别申请学位级别工程硕士交通运输工程及领域名称论文提交日期2015年10月30日论文答辩日期2015年12月16日学位授予单位长安大学EvaluationofTransitPriorityStrategiesonIntersectionsBasedonCellularAutomataModelingAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuJianrenSuperviso

2、r：Prof.LiuHaoxueChang’anUniversity,Xi’an,China中文摘要随着城市交通拥堵状况加剧，公共交通在城市交通系统中的地位逐渐提高，公交信号优先也成为交通信号控制系统中重要的一部分。公交信号优先控制对一般社会车辆及交叉口环境等方面造成的影响都成为值得研究的课题。本文对混合交通流条件下城市道路平面交叉口公交信号优先策略进行了分析，针对主动优先控制建立了时空约束、资源约束及综合约束条件模型。以元胞自动机理论为基础，通过仿真程序对交叉口多方式交通流进行分析和运行策略的优化研究。具体内容包括以下方面：（1）公交信号优先策略优化。总结了被动优

3、先、主动优先、绝对优先、条件优先等公交信号优先策略的特点及适用范围，其中条件优先策略又细化为单一目标与多目标两类分别阐述；以进口道公交车辆位置为决策依据，改进了多相位公交信号优先响应的流程；以公交车数量、车均延误、排队长度等变量为优化指标，在考虑公交优先通行的基础上兼顾了交叉口整体的通行效益，建立了时空约束条件下的公交信号优先模型；在分析了车辆在加速、减速、怠速等不同行驶工况下，约束条件中能源消耗与尾气排放等指标的计算方法的基础上，分别以与资源约束条件为优化目标，建立了资源约束下公交信号优先策略。（2）建立交叉口元胞自动机仿真模型。对交叉口进口道混合交通流特性进行了

4、分析，以TT模型与VDR一维元胞模型为基础，综合考虑了车辆慢启动与前导车速度影响因素，建立了改进的VDR模型；在经典对称换道模型基础上，加入了车辆转向因素，改进了多车道对称换道模型；分别制定了交叉口内左转、直行、右转等各转向交通流的车辆运行规则，从而建立了公交优先信号控制下交叉口混合交通流的元胞自动机模型。（3）通过对时空约束与资源约束条件中各指标相关性分析，将两种约束相结合，建立了以公交车辆数、车均延误、车均能耗为综合资源约束下信号控制模型。并以设定交叉口环境条件为基础，利用MATLAB软件通过编程方法对不同公交优先信号控制策略分别进行仿真，对仿真结果的分析发现，

5、综合约束下公交优先策略能够较好地均衡公交车辆与社会车辆的效益，并且在能源消耗与污染物排放方面保持相对稳定的变化。关键词：公交优先；元胞自动机；时空约束；资源约束；综合约束iABSTRACTWiththeurbantrafficcongestiongrowing,publictransporthasincreaseditsstatusintheurbantransportsystem,andbussignalpriorityhasbecomeanimportantpartoftrafficsignalcontrolsystems.Theimpactsofthetran

6、sitsignalprioritycontroltogeneralsocialvehiclesandenvironmentofintersectionsareworthyofstudying.Inthisarticle,transitsignalprioritystrategiesforintersectionsundertheconditionofmixedtrafficflowareanalyzed，andintegratedconstraints,spatio-temporalconstraintsandresourceconstraintsareestabl

7、ishedonactiveprioritycontrol.Basedoncellularautomatatheory,thesimulationprogramaretakenforanalysisoftrafficflowatintersections.Specificelementsincludethefollowing:(1)thebussignalprioritystrategyoptimization.Summarizesthecharacteristicsandapplicablescopeofpassive,active,theabsolutepri