文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
城市交通信号模糊控制技术研究及系统设计
姓名:万伟
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:陈锋
20070501
摘要随着经济的发展和城市化进程的加快,道路通行能力与使用者需求之间的矛盾日益突出。在现有道路条件下,采用先进的交通信号控制技术,是缓解交通拥堵、提高交通效益的有效途径。本文针对目前城市交通问题的现状,在研制和设计一种交通信号智能控制系统的基础上,对交通信号的自适应优化控制技术进行了深入的研究,本文的主要工作包括:相位自适应方案的研究。提出了一种以主相位划分为基础,主相位之闯相序不变,主相位内部按一定规律调整相位组合的相位自适应方案。单交叉口模糊控制方法的研究。设计了一个具有双系统结构的模糊控制器,分别对相位序列和相位配时进行动态优化;通过对交叉口交通特性的分析,合理选择了模糊控制器的输入参数。多交叉口协调模糊控制方法的研究。针对集中协调式控制的不足,设计了一种以各本地交叉口为主体的分散协调控制方法,在线动态调整相位差,并根据下游路段实时流量来调整当前交叉口的相位、配时。针对模糊控制器输入输出交量隶属度函数多,人工设置难以保证其合理性,而且固定的隶属度函数难以满足复杂时变的交通流状况,讨论了运用遗传算法优化模糊控制器隶属度函数的方法。为避免隶属度函数不合理的重叠或者论域空间上出现某段区间没有规则被激活的问题,设计了一种具有动态特性的惩罚函数。为了提高搜索效率和解的质量,设计了一种自适应的交叉概率和变异概率,并对算法进行了详细阐述。参与研制了一种交通信号智能控制系统。,实现了以疘魑5撞阈榈氖萃ㄐ拧⒒数据库的交通流信息管理,以及区域路口的在线监视、控制等功能,提供了友好的人规接口界面,该系统已在合肥部分交叉口得到了成功应用。最后,总结了全文的工作,并指出理论和应用上有待进一步研究的问题。关键词;交通信号;模糊控制;遗传算法;双模糊系统;主相位;协调控制本论文的完成基于安徽省十一五科技攻关重点项目《城市交通一体化集成管控平台》,项目编号:
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第一章绪论背景和意义交通是城市经济活动的命脉,对城市经济的发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。然而,随着机动车辆的迅速增加,城市道路通行能力与使用者需求之间的矛盾日益突出,,每年交通问题给各国造成巨大经济损失【。美国德州运输研究所对美国个主要城市进行研究,估计美国每年因交通阻塞造成的经济损失约为亿美元,个最大城市每年的损失均超过亿美元;由于交通阻塞,日本东京的专业运输成本年与年相比,年度成本增加约谌赵#磕暌蚪煌ㄓ挤造成交通参与者时间损失的价值相当于亿日元;而欧渊每年因交通事故、交通拥挤造成的经济损失分别达到谂吩:谂吩!在我国,交通拥挤也同样造成了相当严重的影响。以北京市为例【校煌问题己成为影响城市正常功能发挥和城市可持续发展的一个全局性阅题。年,全市共发生交通拥挤堵塞穑星现囟氯穆房凇⒙范未甑处猛增至处,城区主要道路的平均负荷度高达%以上,由此造成市区主要千道的车速降至/。我国在今后的几十年内,将是城市化发展的最快时期,城市无论是在总体数量上还是在个体规模上都将成倍增长,致使城市交通运输系统面临着更加严峻的问题。这主要表现在两个方面。一是交通需求与供给的矛盾更加突出:二是由于城市的郊区化发展和粘乔鞘杏玫亟峁咕缌冶涠旧城区改造造成的得路网交通状态更加复杂和不稳定。这些问题都是交通运输系统规划和交通管理及控制所要解决的难题。并且,随着城市的不断发展还会有许多新的问题出现。解决城市交通问题的途径可概括为两类,一类是从城市土地利用规划和交通规划入手,运用现代城市交通规划理论和方法,一方面减少交通需求,另一方面根据交通需求,规划交通设施,改善交通条件,排除交通瓶颈。另一类是从交通管理入手,用现代化的管理手段和交通法规对交通流进行有效地控制、诱导、调度和指挥。在长期的实践中,人们逐渐