基于交通流量概率推理的不规则交叉口交通信号配时参数优化研究

In recent years, traffic congestion has become a serious problem, and almost all of traffic jam occurs at intersections in urban area. In such cases, traffic signal control is an reasonable method to reduce the traffic jam. Many researchers have been studying optimization problems for parameters of traffic signal timing and obtained some achievements. However, there has been a long lack of studies on the traffic signal parameters of irregular intersection. On the other hands, most of cities exists many irregular intersections duo to the unreasonable road networks planning in the process of rapid urbanization. At irregular intersections areas, the traffic flow has much more uncertainties. Thus, our research focuses on the optimization method for parameters of traffic signal timing at irregular intersection based on the probabilistic reasoning of traffic flow. Firstly, to analysis the changing mechanism of traffic flows at irregular intersections under the different conditions. Secondly, to establish a forecasting model for probabilistic distribution of traffic queue based on the results of analyzing. Finally, to propose an optimization method for parameters of traffic signal timing at irregular intersection according to minimization of an congestion probability index.

近年来城市道路交通拥堵问题日趋严重，而一半以上的交通拥挤现象都会出现在交叉口附近，交叉口已成为了城市道路网络的瓶颈中的瓶颈。针对此问题，通过合理的交通信号配时来控制通过交叉口交通量的方法一直被认为是比较有效的方法。虽然，国内外很多学者进行了相关研究并取得了一些成果，但缺少针对不规则交叉口交通信号配时优化的研究。而我国在快速城镇化过程中，对城市道路交通网规划不合理，导致在很多城市中出现了大量的不规则平面交叉口。考虑到不规则交叉口交通流量存在着较大的不确定性，本研究小组拟提出基于交通流量概率推理的不规则交叉口交通信号配时参数优化方法。首先，分析交叉口交通流量在不同外部条件下的变化机理。其次，基于分析结果建立交叉口排队长度概率分布预测模型。最后，提出根据排队长度概率分布推算出的拥堵概率指标最小为目标的不规则平面交叉口交通信号配时参数优化方法。

近年来城市道路交通拥堵问题日趋严重，而一半以上的交通拥挤现象都会出现在交叉口附近。我国在快速城镇化过程中，对城市道路交通网规划不合理，导致在很多城市中出现了大量的不规则平面交叉口。虽然，国内外很多学者进行了相关研究并取得了一些成果，但缺少针对不规则交叉口交通信号配时优化的研究。.本研究主要主要以不规则交叉口信号配时参数优化问题为对象，开展了如下三个方面的研究。.1）分析交叉口交通流量在不同外部条件下的变化机理，并建立基于元胞自动交通流模型。.2）提出交叉口道路排队长度概率分布预测模型及道路拥堵概率指标。.3）提出以拥堵概率指标最小为目标的不规则平面交叉口交通信号配时参数优化模型并探讨求解优化算法。.通过四年的研究主要得的进展和结果如下。.1）构建了基于元胞自动机的不规则交叉口交通流仿真模型。.2）提出了基于贝叶斯网路模型的交叉口排队长度概率分布预测模型，以及基于排队长度概率分布算出的交叉口拥堵概率指标。.3）提出了交叉口拥堵概率指标最小为目标的不规则交叉口交通信号配时参数优化模型，并验证了其有效性。.研究结果可应用于实际交通管理上，元胞自动机交通流模型可用于道路交通仿真解决实际交通管理问题，信号参数优化模型可用于不规则交叉口信号控制系统。