城市相邻交叉口信号配时优化与动态模型

"一等奖A题_山东理工大学_刘继国_宋向宇_苏利娟1" 本文主要探讨了城市交通中的一个重要问题——相邻交叉口的信号配时优化，旨在提高平面交叉口的通行能力，减少交通延误，改善城市交通状况。研究首先从单点平面交叉口出发，建立了一个多目标动态优化配时模型。该模型考虑了通行能力、延误和停车次数三个关键指标，通过加权方式作为联合优化的参数，并引入了模糊控制的排队长度概念，增加了有效绿灯时间，形成了一个信号配时的综合优化函数。通过这种方式，可以确定最佳的信号周期（C）和各相位的绿灯有效时间。 进一步，文章针对相邻两交叉口的情况进行了分析，以简单绿波系统为案例，建立了一个非线性函数模型，目标是最小化两交叉口的总延误时间。模型的约束条件包括主干道的绿波效应和路段车辆排队长度不超过最大值。通过协调控制路段和干线机动车流，减少了相交道路对干线车流的干扰，实现邻近交叉路口信号灯的实时协同控制，确保了行车需求并提升了主干道的通行效率。 为使相邻交叉路口更好地协同工作，研究还构建了车辆延误模型，采用数解法优化相位差，以最大化绿波带并最小化实际信号与理想信号的挪移量。经过仿真验证，这一方法在保证交通流量的同时改善了车均延误时间。此外，模型被扩展到多个相关交叉口，并通过实例展示其普适性。 论文还对时间复杂度、空间复杂度和收敛性进行了对比分析，证明了应用该模型优化后的交通信号配时方案的有效性。这些方案可用于指导实际交通管理，提升平面交叉口的通行能力和服务水平，减少交通网络的延误，改善整体交通状况。 总结来说，该研究的创新点在于提出了一种结合多目标优化、模糊控制和数解法的信号配时策略，同时考虑了相邻交叉口的协同效应。尽管模型有其优点，但也有待改进的地方，如可能需要更精细的交通流量预测和动态调整机制。