基于排队车辆消散之城市路网协调控制计算

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1、基于排队车辆消散之城市路网协调控制计算第1章绪论1.1课题研究背景随着我国社会和城市的不断发展，全国各大中型城市的汽车保有量不断增长，到2013年年底，全国机动车数量突破2.5亿辆，机动车驾驶人近2.8亿人。共有31个城市的汽车数量超过100万辆。城市道路的承载能力已经达到极限，机动车保有量和道路之间的矛盾日益突出，导致日益严重的道路交通问题，交通事故频发，空气污染加剧⑴。为了缓解交通拥堵问题，许多大中型城市采用了拓宽路面、新建地下隧道、新建高架路等措施，虽然其在最初收效明显，但是经过长期实践以后发现，建设新路桥、新險道并不能无限制地满足曰益增长的需求，

2、而且改建、扩建需要消耗大量的人力物力，大规模建设并不是解决城市交通问题的根本途径[2]。此时，交通控制便成为重要的解决手段，只有在不断拓建基础设施的同时，通过更高效的管理手段，调节交通需求分布、缓解拥堵路段局部交通压力，使得道路交通流保持安全、有序和高效的运行，才能更好地满足人们出行的需求[3]。随着城市道路数量的不断增长，交叉口作为道路的基本组成单元，其相互之间的关联性日益明显。我国大部分城市中的道路交叉口采用独立控制的方法，它们相互之间不存在关联性。而对某个道路交叉口的配时方案进行修改后，通常会影响其周边的多个交叉口，某个交叉口的拥堵首先会造成排队车

3、辆上溯，波及到上游交叉口，随着时间的推移拥堵会逐步扩散到周边的多个交叉口乃至控制区域内的所有交叉口。因此，现代城市对交通控制的要求正变得越来越高，区域信号协调控制理论方法研究也越来越受到研宄人员的重视。如何从整个控制系统的战略角度出发，建立一个符合我国城市路网特征的远程区域交通协调控制系统，将控制区域内的所有交叉口联结起来作为研宄目标，以防止下游交叉口的排队车辆蔓延至上游交叉口发生交通拥堵，避免车队在主干道干线交叉口群连续受阻，提高整个控制区域内的交通路网运行效率，高效解决城市交通容量不足、交通阻塞与交通污染等交通问题，已成为现代城市交通控制发展的新要求

4、。1.2国内外研究现状在国外，对交通控制问题的研宄起步较早，国外众多研究学者积累了大量的研究成果，应用开发出了诸多较为成熟的交通控制系统和交通控制策略，其中比较有代表性的为英国的TRANSYT系统和SCOOT系统、澳大利亚的SCATS系统。在国内，对交通问题的相关研究起步较晚，对交叉口交通信号控制的研究相对较少，但是也积累了一定的研宄成果。交通信号控制的研究始于上世纪60年代，目前形成了以澳大利亚的ARRB法、英国的TRRL法、美国的HCM法为代表的周期优化模型，以等饱和度、不等饱和度为原则的绿信比分配方法，最大绿波带和最小延误为优化目标的相位差优化方法

5、[4]。MorganJ.T.和LittleJ.D.C.用组合优化策略的方法第一次提出了干线绿波最大化模型[5]，Little随后利用混合整数线性规划模型对干线绿波最大化模型进行了改进[6]，GartnerNH和StamatiadisC提出了一种可变带宽的绿波最大化模型与初步的环路路网绿波带最大化模型在路网中，公共周期时长、绿信比和相位差三个控制参数相互关联，彼此制约，由此获得使整个路网综合控制效果达到最佳的最优控制参数是当前交通信号控制研宄的热点。第2章干线排队车辆消散模型2.1检测器的布设为了达到实时获取交通数据，需要在每个控制路段上面放置两类检测器：

6、用以检测上游交叉口的到达车流信息的输入交通流量检测器和用以检测交叉口的释放流量信息的输出交通流量检测器。同时，输入交通流量检测器也可以作为控制策略转换的触发器，当排队车辆达到过饱和状态，排队车辆溢出该检测器时，将控制策略转换为过饱和状态下的控制策略。(1)输入交通流量检测器（控制策略转换触发）尺寸大小：根据国家对公路机动车道的宽度标准，三级以上多车道公路每条机动车道宽度为3米。实际应用中，检测器厂家的安装指南中指出，检测器宽度通常两端比道路间距窄0.3米至1米，同时为了避免出现漏检和重复检测的情况，确定检测器的尺寸大小为宽2米，长2米。检测器布设位置：检

7、测器的布设位置应与下游交叉口停车线保持一定距离，以防止过饱和情况下排队车辆上溯到检测器位置，从而占据检测器。同时，检测器应当布设在车道的中间位置。输入交通流量检测器的位置如图2-1所示：..2.2交通流运行状态分析车辆在道路上行驶时，自身要占有一定的道路空间。出于安全的考虑，车辆之间也要保持一定的距离。而车辆间的距离随行驶速度的增加而变大。因此，当连续的车流在一条车道上行驶时，车流具有一定的流体特性。与快速路上的连续交通流相比，交叉口处交通流的最大特点是：间断性交通流。在交叉口处，不同方向的车流之间相互冲突。为了保证车辆的安全行驶，必须对相互冲突的车流分

8、配道路使用权，即拥有道路使用权的车流可以通过交叉口，而其他车流必须停止等待。这就