短时交通状态预测下的动态交通信号控制方法研究

受成本制约,目前城市路网中通常只有主城区部分交叉口采用大型交通信号控制系统进行集中控制,其余的大部分交叉口仍然采用独立控制方式。如何研究并设计高效的控制方法对这些孤立的交叉口进行优化控制,对于提高路网整体运输效率、节约能源消耗仍然具有十分重要的意义。 本文将路网中的孤立交叉口作为研究对象,分别对短时交通流量预测方法、单交叉口自适应控制方法和干线动态协调控制方法进行了研究,主要的工作和研究成果如下： 1、针对动态交通信号控制对短时交通流量的预测需求,结合城市道路交通流的日相似性特点,对已有卡尔曼滤波预测模型进行了改进,并通过模糊逻辑对改进模型中的参数进行确定,设计了一种基于模糊卡尔曼滤波的短时交通流量预测方法,解决了传统卡尔曼滤波预测方法所存在的预测滞后性缺陷,提高了交通流量预测的实时性和准确性。 2、针对单点交叉口的自适应控制问题,结合图论和交通流冲突关系建立相位图模型,采用分支限界法对模型求解,确定交叉口的最佳相位；然后依据流量数据构建交叉口状态模型,根据动态预测的交通流量实时估计交叉口的未来状态；最后依据估计的交叉口状态走势,对控制参数进行优化调整,设计了一种无模型状态选择自适应控制方法。实验结果表明,该方法有效降低了车均延误,提高了交叉口的通行效率。 3、针对干线动态协调控制问题,首先对数解法进行了改进,然后考虑动态协调过程中由于信号控制方案切换导致干线系统经常出现扰动的现象,提出了一种信号控制方案平滑过渡方法。实验表明,设计的干线动态协调控制方法对交通状况有明显改善。 4、以Vissim为控制服务器端,通过COM类型库,采用Visual Studio2008开发了一个基于仿真的动态交通控制系统。该系统平台能够对单点交叉口和干线交叉口进行动态控制,验证控制算法的合理性和有效性,可为进一步开发实际交通信号控制系统提供原型参考和技术支持。