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基于自适应控制的城市道路交通信号控制.docx

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.25M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    摘 要
    第一章绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.2.1 国外研究概况
    1.2.2国内研究概况
    1.3 主要研究内容
    第二章交通控制的基本理论
    2.1交通流基本理论
    2.2交通控制参数与评价指标
    2.2.1交通信号控制的基本参数
    2.2.2交通信号控制的评价指标
    2.3单点交通控制方法
    2.3.1定时信号控制
    2.3.3自适应控制
    第三章遗传算法及运用
    3.1遗传算法介绍
    3.1运算过程
    3.2遗传算法还具有以下几方面的特点：
    3.3 GA的组成:
    3.3.1编码
    3.3.2适应度函数
    3.3.3遗传算子——选择
    3.3.4遗传算子——交叉
    3.3.5遗传算子——变异
    3.4遗传算法运用在交通控制灯系统的算法
    3.5相位的配时
    第四章实例分析及建模仿真
    4.1 实例交叉口基本情况
    4.1.1 交叉口地理位置
    4.1.2 交叉口几何条件
    4.1.3 交叉口信号相位方案及配时
    4.2优化方案的提出
    4.3仿真软件VISSIM的介绍
    4.3.1 VISSIM 仿真基本原理
    4.3.2 VISSIM 仿真流程
    4.3.3 VISSIM 操作界面
    4.4 实例建模与仿真
    4.4.1 建立 VISSIM 仿真模型
    太原理工大学现代科技学院 毕业设计（论文） 设计说明书 设计(论文)题目： 基于 VISSIM 的城市道路交叉口信号自适应控制 学 生：王一润 专 业：自动化 班 级：14-4 指导教师：闫飞 设计日期：年月日
    太原理工大学现代科技学院 毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： 基于 VISSIM 的城市道路交叉口信号自适应控制 原始资料： 随着社会的发展和城市化步伐的不断推进，城市交通需求不断增大，同时面临的交通问题越来 越突出，为了更好地利用现有的交通设施解决当前交通效率较低的问题，人们在智能化、高效率的 城市交通控制系统方面付出了无数的努力。城市道路交叉口信号控制作为城市道路交通控制的重要 手段之一，能够有效减缓城市交通拥堵，提高现有道路交通效率，改善道路交通安全。而城市道路 交叉口信号自适应控制作为信号控制中的一种重要方法，能够根据当前的交通状态信息，通过信号 机中自带的逻辑控制，使信号控制效果达到最优，从而使城市交通通行效率显著提升。因此，城市 道路交叉口信号自适应控制的相关研究对于提高城市交通通行效率来说具有重要意义。 VISSIM 作为一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以城市交通和公共交 通运行的交通建模。它可以分析各种交通条件下，如车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等， 城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。 本课题要求学生在充分了解道路交叉口信号控制和 VISSIM 微观交通仿真软件的基础上，进行 基于 VISSIM 的城市道路交叉口信号自适应控制研究，并运用 MATLAB 进行交叉口信号自适应控 制的有效性验证。 毕业设计（论文）主要内容： (1) 了解当前主流的交叉口信号自适应控制方法，写文献综述； (2) 学习掌握 VISSIM 交通仿真软件并能借助其他编程语言进行 VISSIM 的二次开发； (3) 通过 VISSIM 进行城市道路交叉口信号自适应控制的仿真研究； (4) 运用 MATLAB 进行交叉口信号自适应控制的有效性验证
    主要参考文献： [1]Zhao Dong-Bin, Liu De-Rong, Yi Jian-Qiang. An overview on the adaptive dynamic programming based urban city traffic signal optimal control. Acta Automatica Sinica, 2009,35(6): 676−681(赵冬斌, 刘 德荣, 易建强. 基于自适应动态规划的城市交通信号优化控制方法综述. 自动化学报, 2009, 35(6): 676−681) [2]Cao Jie, Zhang Ling. Multi-agent traffic signal control based on adaptive genetic algorithm. Computer Engineering and Applications, 2016, 52(13): 265−270(曹洁, 张玲. 自适应遗传算法的 Multi-agent 交 通信号优化控制.计算机工程与应用, 2016, 52(13): 265−270) [3]Daganzo C F, Lehe L J, Mannering F. Traffic flow on signal-ized streets. Transportation Research Part B: Methodologi-cal, 2016, 90: 56−69 [4]赵靖, 马万经, 汪涛, 廖大彬. 基于宏观基本图的相邻子区协调控制方法. 交通运输系统工程与 信息, 2016, 16(1): 78−84) [5]Li Rui-Min, Lu Hua-Pu. Traffic signal control multi-object optimization based on genetic algorithm. Journal of Chang an University (Natural Science Edition), 2009, 29(3): 85−88(李瑞敏, 陆化普. 基于遗 传算法的交通信号控制多目标优化. 长安大学学报: 自然科学版, 2009, 29(3): 85−88) [6]侯忠生，晏静文等．带有迭代学习前馈的快速路无模型自适应入口匝道控制[J]．自动化学 报,2009,35(5): 588-595． [7]晏静文，基于迭代学习控制的快速路交通控制若干问题的研究[D]．北京：北京交通大 学，2010. [8]郑一辰，张毅等．一种基于迭代学习的自适应交通信号控制方法[J]．交通运输系统工程与信息， 2010,10(6): 34-40． [9]马莹莹，面向交通区域的交通控制策略研究[D]．同济大学，2010． [10]郭海峰．局部拥挤条件下城市道路交通信号控制方法研究[D]：［吉林大学博士学位论文］．吉 林：吉林大学，2008,91. [11]龙建成．城市道路交通拥堵传播规律及消散控制策略研究[D]：［北京交通大学博士学位论文］．北 京：北京交通大学，2009,48-50.
    学生须提交的文件： (1) 设计说明书纸质版和电子版各一份； (2) 仿真程序源代码。 进度安排： 周次编号 任务 1 2-3 3-4 4-5 5-8 8-10 11-12 13-14 了解基于 VISSIM 的城市道路交叉口自适应信号控制仿真技术研究 明确研究内容，课题内容，及目标 掌握 vissim 的基本操作及运用 计算出交通信号控制算法的自适应控制 将自适应控制在交通信号灯的应用及在 VISSIM 的使用 对 VISSIM 程序编写 对仿真结果进行调试 毕业设计及答辩 专业班级 自动化 14-4 学生 王一润 设计（论文）工作起止日期 2018.3.5—2018.6.15 指导教师签字 专业（系）主任签字 日期 日期
    基于 VISSIM 的城市道路交叉口信号自适应控制 摘 要 信号交叉口是城市道路网中的重要节点，是各类交通流汇集、转向和通过的必经 之地。随着城市的快速发展和车辆保有量的增大，加之道路渠化和信号配时不尽合理， 使信号交叉口经常发生交通拥挤、堵塞或交通事故，交通高峰时段更甚，不仅降低了 交叉口的通行能力，同时加剧了环境污染及能源的消耗。因此，为解决城市信号交叉 口具体交通问题，对其进行科学、合理的优化研究迫在眉睫。 本文首先介绍了城市交通信号控制的研究现状、交通流的基本理论、交通信号控 制的基本参数和评价指标，简单阐述了定时信号控制和自适应信号控制方法及微观交 通仿真软件VISSIM。 其次，本文以迎泽西大街与文兴路信号交叉口为具体实例，对现场道路几何 条件、交叉口信号相位及配时方案和交通流量进行了调查；从信号控制方面分析了该 交叉口存在的交通问题，针对这问题，通过自适应控制的遗传算法提出了信号控制优 化方案，并将其结合起来，根据不同的信号配时，提出了组织优化方案。 最后，本文使用常用的交通仿真软件 VISSIM(Vision Traffic Simulation)，对该信 号交叉口的交通组织方案优化方案进行模型建立以及仿真运行，并使用车流量评价指 标对前后方案进行评价，以表格形式表示出了各方案的评价指标的数值，通过对比分 析，选取出最佳交通组织优化方案，有效地改善该信号交叉口的交通现状。 关键词：信号交叉口，交通组织，自适应控制，遗传算法，交通仿真 I
    SIGNAL ADAPTIVE CONTROL OF URBAN ROAD INTERSECTION BASESD ON VISSIM ABSTRACT Signalized intersection is an important node in urban road network. It is a necessary place for all kinds of traffic flows to be collected, turned and passed. With the rapid development of the city and the increase of vehicle ownership, and the unreasonable road channelization and signal timing, traffic congestion, congestion or traffic accidents often occur in the signal intersection. The traffic peak time is even worse, which not only reduces the capacity of the intersection, but also aggravates the environmental pollution and energy consumption. Therefore, in order to solve the specific traffic problems of urban signalized intersection, it is imminent to carry out scientific and reasonable optimization research. This paper first introduces the research status of urban traffic signal control, the basic theory of traffic flow, the basic parameters and evaluation indexes of traffic signal control, and expounds the method of timing signal control and induction signal control and the micro traffic simulation software VISSIM. Secondly, this paper, taking the signal intersection of Yingze West Street and Wen Xing road as an example, investigates the geometric condition of the road, the signal phase of intersection and the traffic flow, and analyzes the traffic problems of the intersection from the signal control. In view of this question, the genetic algorithm of adaptive control is adopted. A signal control optimization scheme is put forward, and combined with it, an organization optimization scheme is proposed according to different signal timing. Finally, this paper uses the common traffic simulation software VISSIM (Vision Traffic Simulation) to establish the model of the traffic organization scheme optimization scheme and the simulation operation of the signal intersection, and uses the vehicle flow evaluation index to evaluate the front and back schemes, and the number of evaluation indexes of each scheme is expressed in a form form. By comparing and analyzing, traffic organization optimization scheme is selected to effectively improve the traffic status of the signalized intersection. the best KEY WORDS: Signal intersection，Traffic organization ，adaptive control，genetic algorithm，traffic simulation II
    目 录 摘 要.......................................................................................................................................... I 第一章绪论...........................................................................................................................- 1 - 1.1 研究背景及意义....................................................................................................- 1 - 1.2 国内外研究现状....................................................................................................- 2 - 1.2.1 国外研究概况.............................................................................................- 2 - 1.2.2 国内研究概况..............................................................................................- 3 - 1.3 主要研究内容........................................................................................................- 6 - 第二章交通控制的基本理论...............................................................................................- 7 - 2.1 交通流基本理论.....................................................................................................- 7 - 2.2交通控制参数与评价指标......................................................................................- 8 - 2.2.1交通信号控制的基本参数...........................................................................- 8 - 2.2.2交通信号控制的评价指标.........................................................................- 10 - 2.3 单点交通控制方法.............................................................................................. - 11 - 2.3.1 定时信号控制............................................................................................- 11 - 2.3.3 自适应控制................................................................................................- 13 - 第三章遗传算法及运用.....................................................................................................- 14 - 3.1 遗传算法介绍.......................................................................................................- 14 - 3.1 运算过程...............................................................................................................- 14 - 3.2 遗传算法还具有以下几方面的特点：...............................................................- 15 - 3.3 GA 的组成:........................................................................................................... - 16 - 3.3.1 编码............................................................................................................- 16 - 3.3.2 适应度函数................................................................................................- 18 - 3.3.3 遗传算子——选择....................................................................................- 18 - 3.3.4 遗传算子——交叉....................................................................................- 19 - 3.3.5 遗传算子——变异....................................................................................- 22 - 3.4 遗传算法运用在交通控制灯系统的算法...................................................- 24 - 3.5 相位的配时...........................................................................................................- 27 - 第四章实例分析及建模仿真................................................................................................. 28 4.1 实例交叉口基本情况.............................................................................................. 28 4.1.1 交叉口地理位置........................................................................................... 28 4.1.2 交叉口几何条件........................................................................................... 29 4.1.3 交叉口信号相位方案及配时....................................................................... 30 4.2 优化方案的提出....................................................................................................... 31 III
    4.3 仿真软件 VISSIM 的介绍........................................................................................32 4.3.1 VISSIM 仿真基本原理.................................................................................33 4.3.2 VISSIM 仿真流程.........................................................................................33 4.3.3 VISSIM 操作界面.........................................................................................33 4.4 实例建模与仿真...................................................................................................... 34 4.4.1 建立 VISSIM 仿真模型..............................................................................34 4.4.2 仿真运行....................................................................... 错误！未定义书签。 4.5 路网评价................................................................................... 错误！未定义书签。 第五章结语............................................................................................. 错误！未定义书签。 附录 外文翻译....................................................................................... 错误！未定义书签。 英文文献......................................................................................... 错误！未定义书签。 中文翻译......................................................................................... 错误！未定义书签。 致谢......................................................................................................... 错误！未定义书签。 IV
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