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(fù)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(fù)雜性本質(zhì)出發(fā)，將復(fù)雜系統(tǒng)“自下而上”的自組織理論應(yīng)用于城市交通信號控制之中，對其進(jìn)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(qiáng)非線性的開放復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)論，通過對交通信號控制系統(tǒng)與元胞自動機(jī)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(guān)鍵性，并將其轉(zhuǎn)化為“擁擠強(qiáng)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(qiáng)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(jī)模型以及相位的非周期切換機(jī)制。 再次，針對網(wǎng)絡(luò)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(luò)比擬為一個在節(jié)點處具有轉(zhuǎn)向閥的雙向管網(wǎng)系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)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(xué)的N-S方程進(jìn)行數(shù)學(xué)重構(gòu)，提出了適應(yīng)于交通信號控制元胞自動機(jī)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(fù)雜的動力學(xué)行為。 然后，針對交通信號網(wǎng)絡(luò)中路況的動態(tài)時變特征，本文提出了基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論(CAS)的路口信號相位切換規(guī)則的自適應(yīng)算法。在將規(guī)則編碼之后，采用桶隊列方法進(jìn)行規(guī)則的