城市交通信號自組織控制方法的研究.pdf

1、城市交通信號控制是智能運輸系統(tǒng)(ITS)的一個重要組成部分。針對現(xiàn)有的交通信號控制方法中存在的模型復雜、計算量大、難以實現(xiàn)實時控制等問題，本論文從系統(tǒng)的復雜性本質(zhì)出發(fā)，將復雜系統(tǒng)“自下而上”的自組織理論應用于城市交通信號控制之中，對其進行了系統(tǒng)和深入的研究。 首先，在分析城市交通信號控制系統(tǒng)的動態(tài)特征之后，得出了其為一個強非線性的開放復雜系統(tǒng)的結論，通過對交通信號控制系統(tǒng)與元胞自動機之間的類似性的深入剖析，論證了建立城市交通信號

2、控制的自組織模型(CA)的理論可行性。 其次，針對城市交通信號控制所具有的開放性、不確定的本質(zhì)特征，從交通路網(wǎng)的拓撲結構以及信號控制的時空特征出發(fā)，確立了等待車輛數(shù)在影響路口信號相位決策中的關鍵性，并將其轉化為“擁擠強度”，基于“自下而上”的自組織思想，建立了以路口為單元、路口“擁擠強度”矢量為單元狀態(tài)的交通信號自組織控制的元胞自動機模型以及相位的非周期切換機制。 再次，針對網(wǎng)絡中各路口車流之間的高度耦合性，從車流與一般

3、流體之間的類似性出發(fā)，將交通網(wǎng)絡比擬為一個在節(jié)點處具有轉向閥的雙向管網(wǎng)系統(tǒng)，通過轉向閥對流體行為的相位劃分，確定流體的運動模式，并對流體動力學的N-S方程進行數(shù)學重構，提出了適應于交通信號控制元胞自動機模型的基于相位的自組織感知規(guī)則，描述系統(tǒng)內(nèi)車流的復雜的動力學行為。 然后，針對交通信號網(wǎng)絡中路況的動態(tài)時變特征，本文提出了基于復雜適應系統(tǒng)理論(CAS)的路口信號相位切換規(guī)則的自適應算法。在將規(guī)則編碼之后，采用桶隊列方法進行規(guī)則的