城市区域交通的建模与优化研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212182125密级硕士学位论文城市区域交通的建模与优化研究作者姓名：赵亮导师姓名：孔金生教授学科门类：工学专业名称：控制理论与控制工程培养院系：电气工程学院完成时间：2015年5月Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonModelingandOptimizationinUrbanAreaTrafficByLiangZhaoSupervisor:Prof.JinshengKongControlTheoryandContr

2、olEngineeringSchoolofElectricalEngineeringMay2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：曰期：2咐年6月—曰学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印

3、件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者曰期：Zo(S"年《月^曰摘要摘要随着现代城市的快速发展，居民出行对城市交通的要求有了越来越高的要求，而城市交通拥堵的存在却制约着城市的发展，使居民出行受到诸多不便。交通信号控制是对城市道路的瓶颈—交叉路口必不可少的交通控制手段，是提高交叉口通行效率的有效办法之一。所以为了确保交通

4、网络的畅通和稳定，采取合理措施对城市交通信号配时进行优化具有重要的研究意义。本文对基于改进的NSGA-II算法的城市交通信号配时优化以及删边扩容在城市交通中的应用进行了研究，其工作内容如下：（1）论文在分析城市信号配时方法以及宏观、微观交通模型各自特点的基础上，对基于宏观流体动力学模型的元胞传播模型（CTM）进行分析和改进，使之更符合城市交通的特点，将微观的交通波理论和车辆跟驰模型与CTM模型结合起来，实现了优势的互补，并对单个交叉口模型进行了仿真，验证了模型的有效性，在此基础上建立了面向信号控制的城市区域交通模型。（2）在对遗传算法（GA）以及第二代非支配排序遗传算法（NSG

5、A-II）各自的特点和步骤分析的基础上，对NSGA-II算法进行改进，应用算数交叉算子，加快了算法的收敛速度。将改进的NSGA-II算法应用到城市区域交通模型中，以车辆通过数最大和平均排队最小为优化目标，获得了城市交通信号控制配时的最佳方案，分别在本文所建立的城市区域交通模型和CORSIM交通仿真软件中进行仿真分析，结果表明该优化方法是有效可行的。（3）面对城市交通拥堵问题，将网络中的删边扩容思想引入到城市交通优化中，并给出了基于介数的具体删边扩容策略，计算每条道路的介数，按照删边比例删除介数较大的道路，改变部分车辆的行驶路径，从而优化城市交通状况，引入序参量的概念来表征城市交

6、通的拥堵状况。仿真结果表明，该优化方法在不影响行驶长度的前提下对城市交通状况的改善是显著有效的的。关键词：区域交通优化；元胞传播模型；第二代非支配排序遗传算法；删边扩容IAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofmoderncities,residentshavehigherrequirementstourbantraffic.Buttheexistenceofurbantrafficcongestionisrestrictsthedevelopmentofthecity,whichmakesthecitizen’stravellingi

7、nconvenient.Trafficsignalcontrolisanecessarytrafficcontrolmeasuretothebottleneckofurbanroad-theintersection,isalsooneoftheeffectivewaystoimprovetheefficiencyofintersectiontraffic.Inordertoensurethestabilizationofthetrafficnetwork,ithasimportantrese