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基本信息
- 項目名稱：
- 智能交通信號控制系統(tǒng)
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 在對交通流分布規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，提出了交通信號智能實時控制的模型，給出了高效易行的交通信號配時方案，提高交通疏散速率，減小環(huán)境污染。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文研究了城市交通流分布規(guī)律，對城市道路交通提出一種簡便且易于實現(xiàn)的交通信號燈實時控制模型。根據(jù)來往車輛的實際情況，對交通信號燈進(jìn)行實時控制，以盡快疏散車流量。首先，用泊松分布來模擬城市交通流分布規(guī)律，得出一種實時產(chǎn)生交通流序列的方案。突破此類問題用排隊論解決的傳統(tǒng)思維，我們提出一種簡單實用的算法。以單位時間內(nèi)車輛最少的總等待時間為目標(biāo)，對分配給各個相位的綠燈時間進(jìn)行規(guī)劃，在每個周期開始時實時給出合理的配時方案。通過編寫程序進(jìn)行仿真和比較，我們驗證了智能模型相對于傳統(tǒng)控制模型的諸多優(yōu)點。在此基礎(chǔ)上，論文比較分析了在信號燈周期固定與不固定的情況下單交叉路口點控制的實時信號配時方案的優(yōu)劣，指出周期不固定時模型更加靈活的優(yōu)點，并闡述了周期固定時，實現(xiàn)交通信號實時控制的線控制模型的可行性。此模型較好的解決了城市道路交通信號的實時控制問題，給實際應(yīng)用中的交通信號燈設(shè)計提出了具有可操作性的建議。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：建立智能交通信號實時控制模型，根據(jù)實際車流量得到優(yōu)化的配時方案，對信號燈進(jìn)行實時控制，從而更有效地疏散車流量，緩解交通擁擠的狀況。 基本思路：1.結(jié)合實際觀測數(shù)據(jù)，用泊松分布模擬交通流分布規(guī)律，得出實時產(chǎn)生交通流序列的方案； 2.對比傳統(tǒng)交通信號控制，建立周期固定和非固定智能信號控制模型，對其性能進(jìn)行仿真和比較； 3.模型評價及改進(jìn)，并對交通信號燈的設(shè)計提出實用性的建議。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1.根據(jù)實際車流量，構(gòu)造交通信號智能實時控制模型，大大提高了車流量疏散效率。 2.計算機(jī)模擬驗證了模型的先進(jìn)性，對交通信號控制科學(xué)性強(qiáng)。 3.對硬件要求簡單，只需用地感線測出駛過的車輛數(shù)，實用性強(qiáng)。 4.數(shù)據(jù)求解的算法高效，實時性很強(qiáng)，能夠根據(jù)最新數(shù)據(jù)，快速給出合理的配時方案。 5.基于周期固定和不固定的智能模型的優(yōu)缺點，根據(jù)實際情況，將兩種模式結(jié)合使用，進(jìn)一步優(yōu)化配時方案。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 城市道路交通信號控制是城市交通管理中的基本問題。作品利用簡單易行的設(shè)備，獲得交通路口實際車流量的情況；建立了實用的智能交通信號控制模型，采用搜索算法，迅速給出最優(yōu)的配時方案，一定程度上較好的解決了如何合理控制交通信號燈配時的現(xiàn)實問題，從而可以加快交叉口出車流量的疏散速率，改善城市交通擁堵情況，并減小汽車等待中排放的尾氣對環(huán)境的污染。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文研究了城市交通流分布規(guī)律，對城市道路交通提出一種簡便且易于實現(xiàn)的交通信號燈實時控制模型。根據(jù)來往車輛的實際情況，對交通信號燈進(jìn)行實時控制，以盡快疏散車流量。首先，用泊松分布來模擬城市交通流分布規(guī)律，得出一種實時產(chǎn)生交通流序列的方案。突破此類問題用排隊論解決的傳統(tǒng)思維，我們提出一種簡單實用的算法。以單位時間內(nèi)車輛最少的總等待時間為目標(biāo)，對分配給各個相位的綠燈時間進(jìn)行規(guī)劃，在每個周期開始時實時給出合理的配時方案。通過編寫程序進(jìn)行仿真和比較，我們驗證了智能模型相對于傳統(tǒng)控制模型的諸多優(yōu)點。在此基礎(chǔ)上，論文比較分析了在信號燈周期固定與不固定的情況下單交叉路口點控制的實時信號配時方案的優(yōu)劣，指出周期不固定時模型更加靈活的優(yōu)點，并闡述了周期固定時，實現(xiàn)交通信號實時控制的線控制模型的可行性。此模型較好的解決了城市道路交通信號的實時控制問題，給實際應(yīng)用中的交通信號燈設(shè)計提出了具有可操作性的建議。
獲獎情況
- 2009年6月 第十屆“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎 2009年4月 “挑戰(zhàn)杯”本校2008年學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 1. 毛用才，胡奇英. 隨機(jī)過程. 西安：西安電子科技大學(xué)出版 社，1998年. 第40頁. 2 .姜啟源.數(shù)學(xué)模型.北京，高等教育出版社,第三版. 3.蘇金明.MATLAB實用教程.北京，電子工業(yè)出版社，2005. 4.謝金星.優(yōu)化建模與LINDO/LINGO軟件.北京，清華大學(xué)出版 社，2005. 5.馬瑩瑩等.《Journal of Highway and Transportation Research and Development》,Vol.24,No.7,Jul.2007.同濟(jì)大學(xué)出版社. 6.葛艷新等.《Hebei Transportation Science and Technology》,Vol.5,No.2,Jun.2008.長安大學(xué)公路學(xué)院. 7.弓福、李洋.《Heilongjiang Transportation Science》, No.10,2004.東北林業(yè)大學(xué)出版社. 8.金穩(wěn). 多相位智能交通控制器的研究[D]. 浙江大學(xué), 2007 9.余田,劉建偉,曹泉,向懷坤. 基于單線圈的車速檢測算法研究[J]. 交通與計算機(jī), 2006,(06)
同類課題研究水平概述
- 該課題目前為國內(nèi)外公路交通研究的一個熱點，國外采用先進(jìn)的交通信號控制系統(tǒng)，通過研制的交通模型和軟件確定配時方案，實現(xiàn)了整個交通路網(wǎng)的配時優(yōu)化和智能控制，例如英國D.I Robertson等人研制出了TRANSYT交通網(wǎng)絡(luò)研究方法，是很成功的靜態(tài)智能控制系統(tǒng)，但存在計算量大、難獲取整體最優(yōu)配時方案等缺點；英國道路研究所研究的SCOOT系統(tǒng)能夠?qū)崟r控制，避免了信號參數(shù)突變給路網(wǎng)上車輛帶來的損失，但不能自動增減、改變相位和相序，且現(xiàn)場安裝調(diào)試相當(dāng)繁瑣；澳大利亞的A.G.Sims設(shè)計了SCAT系統(tǒng)，采用了先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但存在選擇相位差方案時，無車流實時信息反饋，可靠性低等問題。 目前，國內(nèi)也針對集交叉口信號燈控制和干線控制于一體的混合型交通進(jìn)行研究，建立了第一個自主研發(fā)的控制系統(tǒng)，南京城市交通控制系統(tǒng)(NUTCS)，采用分布式遞階控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行智能控制，但也表現(xiàn)出車流間相互影響大、控制模式尚不完善、未充分考慮通行能力等不足。 國外的交通控制方法很多參數(shù)不符合我國實際交通情況或不能滿足某一特定方向的應(yīng)用，而國內(nèi)的控制系統(tǒng)尚存在實時控制性和優(yōu)化效果不是很好、成本較高等問題，如何結(jié)合我國國情設(shè)計低成本、高效率的智能控制系統(tǒng)仍是存在的問題和難點。
