信号交叉口配时研究及软件设计

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1、辽宁工业大学硕士学位论文信号交叉口配时研究及软件设计专业:交通信息工程及控制研究生:王娜指导教师:陈学文副教授辽宁工业大学汽车与交通工程学院二〇一五年三月MasterThesisResearchonsignalizedTimingandSoftwareDesignonSignalIntersectionSpeciality:TrafficInformationEngineering&ControlCandidate:WANGNaSupervisor:AssociateProfessorCHENXue-wenLiaoningUn

2、iversityofTechnologyJinzhou,121001,ChinaMarch2015摘要随着城市化脚步的加快以及车辆保有量的扩增，交通拥堵现象变得日益突出，严重影响了人们的正常出行与生活。交叉口作为城市道路中的主要交通设施之一，其通行效率的高低直接影响城市道路的整体服务水平。因此，提高交叉口通行能力是减轻城市道路交通压力的有效措施之一。而通过改建或扩建交叉口的结构布局也只能短时期内缓解交通拥堵，必须结合交叉口信号配时的智能化控制等手段，才能有效地提升交叉口乃至整个城市道路车辆的通行效率及行驶安全性。论文从信号交叉

3、口控制与配时角度出发，采用模糊控制理论研究信号交叉口的配时优化控制方法，结合运行分析法，利用VisualBasic开发信号交叉口配时软件。首先，介绍了信号交叉口运行分析法的具体内容及模型运用流程，简要说明了交叉口周期、有效绿灯时间及绿信比等参数的含义及设计原理，并将运行分析法理论实践于锦州市人民街与延安路信号交叉口分析中，对分析结果进行了研究；其次，提出了将模糊控制理论应用于城市信号交叉口的控制研究的思想；介绍了信号交叉口的控制原理及其存在的问题，在分析信号交叉口模糊控制必要性的基础上，进一步提出了信号交叉口模糊控制方法；该方

4、法综合考虑了交叉口通行相位与红灯相位的交通流总体运行状态：将信号交叉口当前通行相位的车辆排队长度与其他红灯相位车辆排队长度的最大值之差作为输入量，当前通行相位的绿灯延长时间作为输出量，设计了绿灯延时模糊控制器；将红灯相位车辆排队长度和该相位的延误次数作为输入量，当前红灯相位的放行优先权的权值大小作为输出量，设计了相序优化模糊控制器并对两个模糊控制器的控制性能进行了对比研究；最后，针对交叉口控制分析过程的复杂性与智能控制研究的必要性，设计了以VisualBasic与Matlab为平台的信号交叉口可视化控制软件，包含了交叉口配时模

5、块、优化分析模块及智能控制模块，对软件的设计思想、模块功能及软件整体的分析流程进行了详细阐述。软件的运行结果表明：从优化效率上看，软件配时明显优于其它传统人工配时方式；从控制效果上看，智能控制明显好于定时控制方式。论文设计的信号交叉口可视化控制软件可作为交通管理部门工作辅助系统且具有一定的研究参考价值。关键词：信号交叉口；运行分析法；模糊控制；配时研究；软件设计IAbstractWiththeaccelerationofurbanizationandexpansionofcarownership,thephenomenonof

6、trafficcongestionisbecomingincreasinglyprominentandaffectsthepeople’slifeandtravelseriously.Theintersectionisoneofthemaintransportationintheurbanroadanditstrafficefficiencyaffectstheservicelevelofurbanroaddirectly.Therefore,improvingtheintersectioncapacityisoneofthe

7、effectivemeasurestoreducethepressureofurbanroadtraffic.Butthestructurelayoutofreconstructionorexpansioncanonlyremitthetrafficcongestioninashortperiodoftime.Soitmustbecombinedwithintelligentcontrolmethodofintersectionsignaltimingandcanimproveeffectivelytrafficefficie

8、ncyanddrivingsafetyoftheintersectionorthewholeurbanroad.Thepaperfocusesontheperspectiveofsignalintersectiontimingcontrolandadoptsthefuzzyc