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城市交通信号控制研究
其他题名A Study on Urban Traffic Control
高海军
学位类型工学博士
导师王飞跃
2005-04-30
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业控制理论与控制工程
关键词短时交通流预测 复合人工神经网络 模糊时间序列 单路口信号控制 协调控制 Short-term Traffic Flow Prediction Hybrid Artificial Neural Network Fuzzy Time Series
摘要伴随着经济的高速增长,城市化水平正在迅速提高 ,城市的经济职能不断加强,居民的经济、文化活动日益频繁。这就导致了城市交通需求的快速增长。而随着城市交通的飞速发展,同时也带来了一系列问题如城市交通拥挤、交通延误、交通事故和交通污染等。显然,解决城市交通问题的最直接的办法就是修建更多的道路和桥梁以提高路网的通行能力,但是由于资金和城市空间限制的问题,这一方法往往不是十分可行。本论文试图通过对城市交通信号控制问题的研究,寻求合适的城市交通信号控制算法,从一定程度上来解决城市交通的拥挤和堵塞问题。论文的主要内容和创新之处如下:1、短时交通流预测的研究。提出了两种新的短时交通流预测方法,一是复合人工神经网络方法,二是模糊时间序列方法。复合人工神经网络主要有两部分组成。一部分主要考虑预测点数据在时间上的相关性,另外一部分主要考虑预测点数据在空间上的相关性。最后把两个预测到的数据进行加权处理并得到最后的预测结果。模糊时间序列方法的最大的优点是能够处理历史数据是语言变量的预测问题。2、对相位进行了研究并提出了可变相位的概念。首先讨论了相位设计的专家系统,然后研究了相位的相序。最后提出了可变相位的概念。所谓可变相位是:不仅相位的时间及相位的顺序是可以改变的,而且相位个数和相位的组合也是可以改变的。3、对单路口交通信号控制问题进行了研究。根据我国的特殊国情,特别研究了混合交通流下单路口信号配时和控制问题。基于 F.韦伯斯特-B.柯布信号配时公式给出了混合交通流下单路口信号配时公式,为混合交通流下的交通优化配时研究开拓了一个新的研究思路,对改善中国的交通拥挤状况有着重要的意义。另外,又提出了混合交通流下单路口的分布式模糊控制模型,该模型主要包括四个主要模块:非机动车辆模块、相位选择模块、观测模块以及决策模块。4、对两相邻路口的信号控制问题进行了研究。提出了两相邻路口协调控制算法,此算法综合考虑了各个车道上的车队长度,以及各车道两感应线圈之间车的数量和两路口间的车流量,因此和以往算法相比更加适合路口的信号控制。5、对区域交通信号控制进行了研究。利用 Agent 技术结合前面已有的研究成果对城市交通信号控制的进行了建模并利用博弈理论给出了协调控制算法。所建立的模型和算法主要优点是能够适应实时变化的交通环境,克服以往算法的不足。
其他摘要Main works and contributions included in this dissertation are described as follows. Firstly, we study the prediction of short term traffic flow and put forward two new prediction algorithms. One is the hybrid artificial neural network method, another is fuzzy time series method. The hybrid artificial neural network is made of two parts. One part mainly focus on the time-relation of prediction data, another part focus on the space-relation. At last, the weight of two results is the forecast result. The virtue of the fuzzy time series is that it can deal with the forecasting problem in which the historic data are presented by linguistic value. Secondly, we study the phase and put forward the conception of changeable phase. We firstly put forward the expert system for signal phasing, then study the signalphasing-sequence, at last present the conception of changeable phase. The changeablephase is means that not only the time and sequence of the phase can change, but alsothe number and combination of phase can change. Thirdly, we study the signal traffic control under single intersection. With our country situation, we study the signal traffic control under hybrid traffic flow. Based on F. Webster-B. Cobbe’s theory, we put forward the signal timing formula under hybrid traffic flow. It is a new method to study the signal timing and important to alleviate the congestion in china. In addition, we put forward a distributed fuzzy control method under hybrid traffic flow. This model includes four modules: Non-vehicle module, Phase-selection module, Observation module and Decision module.Fourthly, we study the control signal coordination of two adjacent traffic intersections and put forward the algorithm of the control signal coordination of twoadjacent traffic intersections. This algorithm considers the number of each lane, thenumber between two induce loops and the volume between two intersections. So, it ismore adapt to the traffic signal control. Finally, we study area traffic signal control. Based on agent technology and the above research, we give a model to urban traffic signal control and present the coordinate algorithm by game theory. Compared with the conventional algorithm, it can more adapt to the real-time variable traffic environment.
馆藏号XWLW914
其他标识符200218014603157
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/5852
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
高海军. 城市交通信号控制研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院研究生院,2005.
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