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基于有序加权平均算子的交叉口信号配时优化研究

作　者: 王子龙
导　师: 袁振洲
学　校: 北京交通大学
专　业: 智能交通工程
关键词: 信号交叉口配时模型有序加权平均算子 VISSIM
分类号: U491.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

交叉口是构成城市道路交通网络的基本元素。车辆在交叉口处的分流、合流以及交叉行为使其成为制约道路网络通行能力的主要瓶颈。信号控制是交叉口常用的一种交通管理与控制方式,也是改善局部和区域交通的主要技术手段之一。信号控制的关键要素是确定信号配时方案。配时方案的优劣直接影响了道路网络的通行能力。因此研究信号配时方案具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究基于有序加权平均算子的交叉口信号配时优化模型。具体工作如下：在确定定时信号控制的基本参数及其流程的同时,对有序加权平均算子(OWA)理论和常用的三种配时模型,即TRRL法、ARRB法和HCM法,进行了深入研究。在此基础上,本文提出了基于有序加权平均算子的信号配时优化方法。该方法的具体内容如下：根据OWA算子的定义,将三种传统的信号配时方法求得的周期时长由大到小排序,分别运用O’Hagan提出的极大熵优化模型的主观赋权法和Wu提出的基于正态分布、Xu提出的基于均值相似度的客观赋权法进行组合加权计算,得到基于OWA算子的优化配时方案。以北京市亦庄荣华桥路口为实例,根据实际调查的交通数据,运用基于有序加权平均算子的信号配时优化方法进行信号配时。并且针对实际交通状况进行VISSIM仿真参数的校验、建模,将传统配时方案和优化配时方案运用VISSIM仿真模拟。采用主成分分析法对评价指标进行分析与比较,确定配时方法的优劣。结果表明,基于OWA算子的信号配时方案要优于传统配时方案。交叉口的平均延误、平均排队长度等明显得到改善,交叉口的运行效率得到很大提升。最后本文对极大熵优化模型的主观赋权法在不同orness水平下的信号配时方案进行研究,得到了基于主观赋权法的OWA算子优化配时模型的orness水平区间。在此区间内,任意orness水平下的配时方案均优于传统配时方法。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-19
  1.1 研究的背景与意义  11-12
    1.1.1 研究背景  11
    1.1.2 研究意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 交叉口信号控制研究  12-14
    1.2.2 有序加权平均算子研究  14-16
    1.2.3 研究现状评述  16
  1.3 主要内容与技术路线  16-19
    1.3.1 主要内容  16-18
    1.3.2 技术路线  18-19
2 交叉口信号配时模型分析与评价  19-39
  2.1 交叉口定时信号控制  19-27
    2.1.1 定时信号控制及评价的基本参数  19-25
    2.1.2 定时信号配时流程  25-27
  2.2 交叉口配时优化模型  27-33
    2.2.1 TTRL信号配时法  27-29
    2.2.2 基于延误优化的ARRB信号配时法  29-30
    2.2.3 HCM2000信号配时法  30
    2.2.4 冲突点法  30-32
    2.2.5 停止线法  32-33
  2.3 VISSIM仿真系统应用  33-38
    2.3.1 VISSIM软件功能  33-35
    2.3.2 VISSIM模型的参数校验  35-37
    2.3.3 VISSIM仿真建模及实施  37-38
  2.4 本章小结  38-39
3 信号交叉口数据采集与配时方案研究  39-51
  3.1 荣华桥交叉口交通概况  39
  3.2 交叉口交通调查参数与调查方法  39-40
  3.3 交通调查数据整理与分析  40-43
    3.3.1 现状道路属性  40-41
    3.3.2 现状交通流量  41-42
    3.3.3 现状交通信号配时  42
    3.3.4 基于VISSIM的荣华桥现状信号配时方案分析  42-43
  3.4 交叉口信号配时方案设计  43-49
    3.4.1 基于TRRL信号配时方案  46-47
    3.4.2 基于延误优化的ARRB法信号配时方案  47-48
    3.4.3 基于HCM2000的信号配时方案  48-49
  3.5 基于VISSIM的信号配时方案分析  49-50
  3.6 本章小结  50-51
4 基于OWA算子的信号交叉口配时方案优化与评价  51-76
  4.1 有序加权平均算子(OWA)分析  51-58
    4.1.1 有序加权平均算子定义  51-52
    4.1.2 有序加权平均算子性质分析  52-53
    4.1.3 有序加权平均算子权重计算方法  53-58
  4.2 基于有序加权平均算子的信号配时优化  58-63
    4.2.1 以最佳信号周期为决策因子的计算分析  58-61
    4.2.2 以有效绿灯时间为决策因子的计算分析  61-63
    4.2.3 两种计算方法总结分析  63
  4.3 基于VISSIM对优化信号配时方案的仿真分析  63-64
  4.4 基于OWA算子的优化配时方案的合理性分析  64-66
  4.5 荣华桥信号配时方案的评价与比较  66-69
    4.5.1 主成分分析法的基本原理与计算步骤  66-67
    4.5.2 基于主成分分析法的配时方案评价分析  67-69
  4.6 OWA算子主观赋权法的信号配时优化  69-75
    4.6.1 OWA主观赋权法的信号配时优化方案设计  69-72
    4.6.2 OWA主观赋权法的信号配时优化方案仿真分析  72-75
  4.7 本章小结  75-76
5 结论与展望  76-78
  5.1 论文总结  76-77
  5.2 下一步工作研究展望  77-78
参考文献  78-81
作者简历  81-83
学位论文数据集  83

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