城市交通信号控制系统动态协调关键问题研究

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1、北京工业大学博士学位论文城市交通信号控制系统动态协调关键问题研究姓名：于泉申请学位级别：博士专业：交通运输规划与管理指导教师：任福田20050401摘要摘要在许多国家的城市中，出现了多个交通信号控制系统并存的问题。这些交通信号控制系统不仅系统结构形式互不相同，内部传递信息的格式互不相同，而且他们拥有的控制算法和控制效果也各有千秋。如何将这些信号控制系统进行有效的协调，以满足对城市交通较好的协调控制的目的是本论文重点研究的内容。与以往研究城市交通协调控制单纯从控制算法出发不同，本论文对城市交通信号协调控制从系统结构、内

2、部信息传递和控制算法的角度出发，比较深入地进行了研究。论文首先对城市交通信号控制系统的发展历史进行了回顾，对由于计算机技术的兴起，而导致的交通信号控制设备和通信的发展进行了介绍，对交通信号控制算法的进展情况作了总结。在上述内容的基础上，提出了目前许多城市面I临的问题：如何有效地管理、协调多个交通信号控制系统，并根据交通需求动态实现城市交通信号协调控制。因此，提出了本论文进行研究的三个方面的关键问题：交通信号控制系统协调控制的结构形式研究、交通信号控制系统通信语法结构模型研究、交通信号控制系统控制子区动态划分算法研究。

3、论文对国内外几个典型的交通信号控制系统的层次结构进行了总结分析，由于这些控制系统的层次结构各有不同，而且由于信号控制系统的建设时间跨度大，因此在城市中必定会出现几个不同层次结构的交通信号控制系统同时存在的现象。为了给各个系统之间建立有机的联系，应当将这些系统进行集成，形成一个可以相互融合相互协调的统一整体。为此，提出了建立多层分布式交通信号控制系统结构的概念。选择一个较好的方法来建立控制系统的合理结构是必要的。面向过程的方法由于结果容易被理解，而且不需要使用专门的工具来生成系统的结构，因此经常被选用来进行系统结构的建

4、立。遵循面向过程的方法的五个步骤：了解用户需求、建立系统关联组成部分、功能结构建立、物理结构建立和最终的实施，论文最终建立了多层分布式的交通信号控制系统结构。该结构既能够兼容多个交通信号控制系统，又能够发挥交通信号控制系统的功能。建立的系统结构应当符合城市交通信号控制的特点，由于原有的属地式的交通控制方式和静态交通信号控制方式不能够适应城市不断变化的交通需求和协调控制的需求，因此要求系统的结构能够在控制层次上做到清晰合理，而且能够适应交通控制动态变化的需要。通过对这些需求的分析，验证了建立的多层分布式交通信号控制系统

5、结构的合理性。北京工业大学工学博士学位论文接下来论文对信号控制系统协调所需的通信技术进行了研究。由于XML在各个领域，包括交通领域的应用越来越广泛，因此就XML的交通信号控制语法结构模型进行了研究。基于XML的信号控制标记语言SignalML(SignalMarkupLanguage)是一种统一描述、包装、存储以及传递信号控制数据的格式标准，便于不同路口的信号控制器可以基于这一标准方便的进行信号控制、信息的交换和共享。SignalML的建立将使信号控制数据与软件平台和信号控制器厂商分离，使不同类型的平台之间数据传输变

6、的方便、实时。本论文从文档和图论两个角度对SignalML的语法结构模型进行了探讨，并开发了通信板卡，实现了信息的有效传递。论文最后对交通信号控制系统协调控制子区划分和优化进行了研究。通过对已有的控制子区划分方法的分析，给出了城市交通信号控制区域划分的原则和控制子区的划分过程，并且初步给出了交通信号控制执行子区的划分方法：交通信号控制执行子区的形状、交通信号控制执行子区的划分方法和过程、交通信号控制执行子区目标函数和优化研究。论文把博弈问题中的随机结盟对策和人工智能产生式系统引入到了交通信号控制子区的划分和优化中。首

7、先对随机结盟对策的概念进行了介绍，然后对随机结盟问题的基本算法和搜索策略进行了阐述，最后，结合北京市宣武区的某个子区的动态划分的情况，研究了基于随机结盟对策的交通信号控制子区动态划分方法的优越性。关键词城市交通信号控制系统：动态协调：XML语法模型：子区划分Abstractitisaproblemthatseveraltr撼csignalcontroIsystemsexistinthecitiesofmanycountries．Tothesetrafficsignalcontrolsystems，notonlythe

8、systemstructuretypesaredifferent，butalsothecommunicatinginformationtypesaredilyerent，alsothecontrolalgorithmsandthecontrolefrec招aredifferent．Sohowtowellcoordinaet11esesignal