北京理工大學珠海學院2020屆本科生畢業設計城市干道信號協調控制方法研究—以珠海干道為例城市干道信號協調控制方法研究—以珠海干道為例摘要在整個城市交通道路網中，主干道相當于整個城市交通的命脈，有著非常關鍵的作用。主干道承擔著城市大多數的交通流量壓力，可以稱作交通網的主動脈，為了保證城市道路交通流量的暢通，所以在城市的交通路網中對于提高總通行能力、提升行駛舒適度、緩解路網壓力、減少行駛時間等多個方面皆具有重要意義。所以進行信號協調控制是保證車輛在路網的干道上能夠順暢通行重要手段。本報告對珠海市香洲區人民西路部分路段進行高峰時間段的干線信號控制方案設計。對人民西路部分路段的三個交叉口的實地考察得出的數據參數，主要調查的數據參數有：地點車速、車流量、車頭時距、信號燈參數，然后用vissim仿真軟件模擬干道優化前道路運行狀況得到原始仿真圖，通過調查得出的數據參數以及根據城市干道信號協調控制的要求，設計人民西路干道信號協調控制方案。然后根據調查所得的數據信息對人民西路三個交叉口進行信號配時，本文采用的配時方法為韋伯斯特法，接著用圖解法得出最佳的雙向綠波干線協調控制方案，最后再vissim仿真軟件模擬干道優化后的道路運行狀況得到優化仿真圖，然后對比優化前后的運行效果來分析。關鍵詞：交通道路網；干線協調控制；vissim；綠波Researchonthemethodofcoordinatedcontrolofurbanarterialroadsignal-acasestudyofzhuhaiarterialroadAbstractInthewholecitytrafficroadnetwork,themainroadisthelifebloodofthewholecitytrafficandplaysaverycriticalrole.Mainresponsibleformostofthetrafficflowincityandcanbereferredtoasthetransportationnetworkoftheaorta,toensuretheurbanroadtrafficflow,sointheurbantrafficnetworkinimprovingthetotalcapacity,enhancedrivingcomfortandeasethepressure,reducedrivingtimemultipleaspects,suchroadasitisofgreatsignificanceTherefore,signalcoordinationandcontrolisanimportantmeanstoensurethesmoothpassageofvehiclesonthemainroadnetwork.Inthisreport,themainroadsignalcontrolschemeisdesignedforpartofrenminwestroadinxiangzhoudistrict,zhuhai.Roadtothepeopleofthethreesectionsoftheroadintersectionfielddataparameters,maindataparameters:locationofspeedlimits,traffic,theheadwayandsignalparameters,andthenusevissimsimulationsoftwaretosimulateroadoptimizationrunningconditionbeforegettheoriginalsimulationdiagram,throughsurveydataparameters,andaccordingtotherequirementsofurbantrunkroadsignalcoordinationcontrolsignalcoordinationcontrolschemedesignpeople'sroadwestroad.Thenaccordingtothesurveydatainformationtothepeople'sroadthreeintersectionsignaltiming,thispaperUSESthemethodoftimingforWebstermethod,obtainsthebesttwo-waygreenwavewithgraphicmethodthenarterialcoordinationcontrolscheme,andthentheoptimizedsimulationsoftwarevissimsimulationroadroadsimulationdiagram,operationconditionwasoptimizedandtherunningeffectofbeforeandafteroptimizationwerecomparedtoanalyze.Keywords:trafficroadnetwork;Trunklinecoordinationandcontrol;Vissim;Greenwave目錄TOC\o"1-3"\h\u5329第一章緒論 6260031.1背景 6233671.2研究目的及意義 620981.3國內研究現狀 6178051.4研究內容 8139691.4.1設計思路 8184271.4.2設計主要內容 81874第二章研究路段現狀分析 9193862.1研究路段 981002.2交叉口現狀問題 131842第三章配時方案 1347613.1配時計算方法 1352523.2單點定時控制設計 15189523.3信號配時圖 2332700第四章綠波設計 24273524.1綠波設計原則 24238204.2綠波設計流程 25198294.3綠波控制方案設計 26133664.4圖解法計算相位差 2911654第五章仿真驗證與結果 31320505.1仿真過程 3143385.2仿真效果分析 3731605.3本章小結 4031074第六章結論與展望 40192026.1結論 40103886.2展望 40634參考文獻 427975致謝 44883附錄 45第一章緒論1.1背景隨著我國經濟的高速增長，城市化進程不斷加深，城市機動車保有量不斷增長，土地開發也逐漸密集，再加上早期的城市規劃的問題，使得多數路段的交叉口與交叉口之間的距離普遍偏近，交通量卻非常的大。在這種條件下，想要車輛順暢高效的通過相鄰兩個或者多個交叉口，就很有必要對該路段相鄰交叉口的信號燈的綠燈啟動時間進行信號協調控制。想要是城市道路普遍順暢，得先使主干道順暢，對主干道進行信號協調控制研究就顯得非常重要，在整個城市交通道路網中，主干道相當于整個城市交通的命脈，有著非常關鍵的作用。主干道承擔著城市大多數的交通流量壓力，可以稱作交通網的主動脈，為了保證城市道路交通流量的暢通，所以在城市的交通路網中對于提高總通行能力、提升行駛舒適度、緩解路網壓力、減少行駛時間等多個方面皆具有重要意義。1.2研究目的及意義研究干道信號協調控制的主要目的是為了提高道路服務水平、降低車輛行程時間、減少車輛停車次數、降低車輛排隊時間以及降低車輛平均延誤，從而緩解干道交通壓力；然后是為了使車輛行車速度保持平穩，因為相對于車速不平穩或者說差異較大的交通流來說，車速越平穩、越一致的交通流就越安全，發生交通事故的概率就越小，安全指數越高，保持行車速度平穩，也可以使干道的通行能力增加，提高交通流平均車速，還能夠節約耗油量達到降低車輛尾氣對空氣及環境造成的污染以及降低車輛行程時間、減少車輛停車次數、降低車輛排隊時間和降低車輛平均延誤等。而為了達到這些目的還可以拓寬車道，但是對于高開發程度的城市來說顯然是不實際的，所以研究城市干道信號協調控制的方法變得極其重要，這對于城市的發展乃至全國的發展都有很重要的意義。1.3國內研究現狀相比于國外交通信號控制方面的快速發展，我國的發展則顯得過于緩慢，甚至在20世紀70年代之前，我國還沒有創建屬于自己的單點控制系統的信號機，除了個別城市有極少數的定實式單點控制的交叉口外，其他地區對于交通信號協調控制技術方面的研究和發展都處于停止的狀態。我國自主研發的第一部定時式自動控制信號機是在1987年在上海研發的，自此開始我國在交通信號控制方面才算正式起步。因為起步比較晚，我國的自主研發成果并不能滿足我國城市復雜的道路條件和環境的要求，并且由于種種原因使得我國在交通信號控制系統研發方面處處碰壁，進度非常緩慢。我國又迫切需要交通信號控制系統來緩解交通飛速發展所帶來的的壓力，所以我國便向一些對交通信號控制系統研究較早的國家引進了一些先進的系統。例如系統、系統以及系統等。暫時滿足了一些要求。但是，從所周知，這并不是長久之計，國外的交通條件和環境跟我國還是有一些不同，我國的交通條件和環境更為復雜，比如機動車、非機動車共用車道；行人不遵守交通規則等，而國外的系統并不能很好的適應我國大城市的實際交通狀況。既然國外的系統并不很好的適應我國狀況，那么自主研發出適合我國現狀要求的交通信號控制系統是非常重要的。即便國內研究起步較晚，但七十年代以來，我國這方面的專家學者也在努力的為我們后來者開荒，為我們在城市交通信號控制方面鋪路，讓我們可以踩著他們的高聳的肩膀去探索。他們取得的成果，使我們在交通信號控制方面發展的速度加快了許多。響應國家的號召，我國也涌現出許許多多的專家，像栗紅強、曹娟娟、王東、葉寶林、王殿海等等優秀的專家學者，他們為國家研究出許多相位差優化方案，例如圖解法、遺傳算法、選擇算法結合粒子群算法、新數解法等。除了這些專家之外，我們國家還不斷涌現出新鮮血液。夏朋亮等人針對四個相位的交叉口為研究對象，基于模糊控制理論和模糊控制方案，并分析了模糊控制算法，再加以優化，通過仿真與傳統的定時控制、感應控制作對比得出，模糊控制方案要比傳統控制方案更有效果。郭麗萍在2015年提出來包含公共綠波帶寬和附加帶寬的綜合綠波帶寬概念，對傳統數解法、多目標優化法做了進一步優化。設計了綜合綠波帶寬的目標函數，使控制系統在設計周期及帶速一定時的綠波帶寬最大。趙文濤等人針對城市交通流分布不均衡性，傳統單環結構的信號配時會使公共相位中其中之一相位并不能有效充分利用相位的全部有效綠燈時間，即是說會有綠燈時間的耗損，相位有效綠燈信號時間利用率降低造成的問題，從而引入一種全新的單點信號控制配時方法，即雙環結構的相位的相序優化方法。綜上所述，我國在關于干線協調控制方面已經是進步神速，我國的不少學者在這方面做了大量的研究，得出的研究成果也是非常可觀，在前人的腳印下不斷改進，不斷創新，不斷適應現代交通。本文也是基于前人的基礎，根據實際情況使用適合的信號協調控制方案，以最大綠波帶寬為目標，設計出最佳優化方案，然后用實際干道實際情況進行仿真優化前后對比分析，最終實驗得出結論。1.4研究內容1.4.1設計思路綠波協調設計方案有很多種，最常用的一種為定時多時段方案，即在不同的時間段有著不同的配時，而主要時間段分為：早高峰、平峰、晚高峰、低峰，所以定時多時段方案一般4個方案。本文只針對人民西路部分路段的晚高峰進行綠波協調方案設計。設計流程圖如圖1-1所示圖1-1設計流程圖1.4.2設計主要內容在城市干道信號協調控制方案設計中，首先就是要進行配時優化方案的計算，然后再用優化的方案結合圖解法得出最佳綠波帶寬，其步驟如下：確定每個交叉口的相位，根據測得的數據參數按照單點定時控制的配時方法計算出每個交叉口的周期時長并算出各個交叉口的顯示綠燈時間及綠信比。確定關鍵交叉口，周期最大的交叉口即為關鍵交叉口，其周期即為最佳周期，該研究的路段皆用最佳周期。確定最佳周期后，根據主次道路的流量比，即可計算出關鍵交叉口協調方向、關鍵交叉口非協調方向、非關鍵交叉口協調方向、非關鍵交叉口非協調方向的顯示綠燈時間以及綠信比。得出各路口各相位的綠燈顯示時間后，即已得到配時優化的方案，便可結合圖解法解出最佳綠波帶寬。第二章研究路段現狀分析2.1研究路段此次調查選取的路段主干道是人民西路，次干道分別是敬業路、健民路和紅山。其中：主路為人民西路路。路口方向東進口直行東進口左轉南進口直行南進口左轉西進口直行西進口左轉北進口直行北進口左轉敬業路42224221健民路42324232紅山路4222（其中一條為直左）4213（其中一條為直左）特殊說明：紅山路：南方向5車道，其中2條直行車道，1條直左車道，1條左轉專用道，1條右轉車道；北方向5車道，其中1條直行車道，1條直左車道，2條左轉專用道，1條右轉車道。且每個交叉口的進口皆有一條右轉。交叉口簡介圖如圖2-1所示，路段平面圖如圖2-2所示：圖2-1人民西路交叉口簡介圖圖2-2路段平面圖該干線協調路線共有3個交叉口，敬業路到健民路約830m，健民路到紅山路約830m。路段車道功能圖如圖2-3至2-5所示：圖2-3人民西路與紅山路車道功能圖圖2-4人民西路與健民路車道功能圖圖2-5人民西路與敬業路車道功能圖各交叉原始相位如圖2-6至2-8所示：圖2-6人民西路-敬業路相位圖圖2-7人民西路-健民路相位圖 圖2-8人民西路-紅山路相位圖2.2交叉口現狀問題在現場調查時發現，第二直行車道利用率相比其他直行車道大大降低，并且在高峰時的利用率更是低于平峰時的利用率，根據實地觀測發現，儲蓄車道長大概為60m，左轉車道并不低，并且可以實現掉頭功能，所以容易造成儲蓄車道過滿，排隊溢出到第二直行車道，導致直行車輛無法進入車道，只有當左轉、掉頭車輛沒有排隊溢出時，才可駛入第二直行車道，所以出現了高峰利用率低于平峰利用率的現象。路段中三個交叉口因相位設計不合理導致存在綠燈時間空放的問題，就調查數據來看，應該將流量大小大小接近的流向，在不沖突的前提下，設置在同一個相位中，避免造成浪費、空放的現象。相位圖見圖2-6、2-7、2-8第三章配時方案3.1配時計算方法1.最佳周期C=1.5L+51-Y式中：——信號最佳周期，；——組成周期的全部信號相位的最大流量比，或整個交叉口各個相位的總和——周期總損失時間，。總損失時間L=i=1式中：lsi——車輛損失時間，；ri——最大流量比Y=i=1n式中：yi——第個相位的最大流量比；——第條車道實際交通量，；——設計飽和交通量，。有效綠燈時間Ge綠燈顯示時間g=G式中：A——黃燈時間，s。綠信比λ=G全紅時間r=w+Lv15%式中：——全紅信號時長,s,一般可取3s;——從停車線到對向沖突車道之間的距離，;——小汽車平均標準車長，通常取5~6;——15%車速，m/s。黃燈時間A=t+v式中：A——黃燈信號時長，s；t——駕駛員反應時間，s，一般取值1s;——85%車速，或合理的速度限制值。m/s；a——汽車減速度，，一般取3。3.2單點定時控制設計3.2.1交叉口設計相位圖對應交叉口設計相位圖如圖3-1至圖3-3所示： 圖3-1人民西路-敬業路相位圖圖3-2人民西路-健民路相位圖圖3-3人民西路-紅山路相位圖3.2.2信號配時設計流程信號配時設計流程如圖3-4所示：圖3-4信號配時設計流程圖3.2.3信號配時設計數據1.人民西路-敬業路信號配時設計人們西路-敬業路現狀高峰交通量數據及相位損失時間見表3-1、3-2所示：表3-1人民西路-敬業路交通量數據匯總表3-2人民西路-敬業路交通量各相位數據根據表3-1、表3-2，公式（3-1）~（3-6）最佳周期：各相位有效綠燈時間：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：各相位綠燈顯示時間：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：各相位綠信比：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：整理得該交叉口各配時參數如表3-3所示：表3-3人民西路-敬業路交叉口配時參數人民西路-健民路信號配時設計人們西路-健民路現狀高峰交通量數據及相位損失時間見表3-4、3-5所示：表3-4人民西路-健民路交通量數據匯總表3-5人民西路-健民路交通量各相位數據整理得該交叉口各配時參數如表3-6所示：表3-3人民西路-敬業路交叉口配時參數人民西路-紅山路信號配時設計人們西路-紅山路現狀高峰交通量數據及相位損失時間見表3-7、3-8所示：表3-4人民西路-紅山路交通量數據匯總表3-8人民西路-紅山路交通量各相位數據整理得該交叉口各配時參數如表3-9所示：表3-3人民西路-敬業路交叉口配時參數3.3信號配時圖各交叉口信號配時圖如圖3-4至圖3-6所示：圖3-4人民西路-敬業路交叉口信號配時圖圖3-5人民西路-健民路交叉口信號配時圖圖3-6人民西路-紅山路交叉口信號配時圖第四章綠波設計4.1綠波設計原則“綠波帶”指的是在指定交通線路上，當規定好路段的車速后，要求信號控制機根據路段距離，調整該車流所經過的各個路口的信號燈周期、相位差和綠信比，使各路口信號燈協調，以確保該車流到達每個路口時，正好遇到綠燈。綠波帶的設計是和實際交通狀況、交通管理方式和道路條件是密切相關的。干道綠波設計的信號配時需要考慮以下因素：（1）交叉口間距的長度要適合且要均勻；（2）街道及交叉口的整體布局：設計綠波干線的的寬度，各進口道寬度，交叉口進出口間的間距及進口道車道數等。（3）交通量：在干道綠波協調控制當中，要達到良好的控制效果，就是希望交通流量維持在恒定值范圍內，這樣在綠波帶內通過的車輛數才是最優的。（4）交通管理規則：如限速、限制轉彎、是否限制停車等。（5）車速：設計綠波帶通過速度應接近于干道的允許車速，保證車輛在綠波帶時間內通過各信號交叉口。4.2綠波設計流程1.需各單點定時控制所需的全部數據，見表3-1--表3-9；2.確定公共周期確定干線協調的系統公共周期。也就是各個交叉口最佳信號周期的最大值，即：（4-1）式中：——表示交叉口i的周期時長，s。3.確定各交叉口綠燈時長首先計算該干線三個交叉口的公共周期時間長，然后計算干線每個交叉口的綠燈時長，并給綠燈時間進行分配。首先計算該線路中關鍵交叉口協調相位的最短綠燈時長，根據等流量比分配原則分配關鍵交叉口非關鍵相位的綠燈時長；接著是計算非關鍵交叉口非協調相位最短綠燈時長，將剩余綠燈時長根據等流量比分配原則分配給非關鍵交叉口的協調相位。（1）關鍵交叉口協調相位的最短有效綠燈時間長可由式（4-2）確定：（4-2）式中：——關鍵交叉口i協調相位的最短有效綠燈時長，s；——線控協調系統的公共周期，s；——協調相位的流量比。非關鍵交叉口非協調相位最短有效綠燈時長可以由式（4-3）確定： （4-3）式中：——第i個交叉口的非協調相位的最短綠燈時長，s，——交叉口i的非協調相位關鍵車流量；——非協調相位的車道飽和流量；——非協調相位的飽和車頭時距；——表示非關鍵交叉口非協調相位飽和度實用值，一般取0.9。在確定各個交叉口的非協調相位最短有效綠燈時長后，將周期中所剩余的綠燈時長計算出對應交叉口的協調相位的綠燈時長，方便得出綠波帶的最大帶寬。各交叉口協調相位綠燈：（4-4）4.3綠波控制方案設計雙向協調綠波控制系統相鄰信號的時差的方法有多種多樣，如蟻群模型算法、遺傳算法、模糊控制算法、粒子群算法等，其中有很多是以圖解法和數解法這兩種實用的算法為基礎，根據不同的情況改進得來。下面采用圖解法進行設計。C1：敬業路C2：健民路C3：紅山路確定關鍵交叉口協調相位的最小綠燈時間：根據以上的計算結果，可知人民西路—敬業路交叉口的信號周期最長，根據定時式線控制系統的配時設計方法的要求，選人民西路—敬業路交叉口為關鍵交叉口，該交叉口的信號周期為線控系統的系統周期,則系統周期為175s。在線控制情況下，各交叉口的周期時長與系統周期時長相等。4.3.1人民西路與敬業路交叉口協調配時方案（1）確定關鍵交叉口協調相位的有效綠燈時間:（2）非協調相位最小有效綠燈時間：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（3）確定關鍵交叉口各個相位的綠燈顯示時間：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（4）干線協調后交叉口信號配時圖圖4-3-1人民西路與敬業路交叉口協調后信號配時圖4.3.2人民西路與健民路交叉口協調配時方案（1）確定非關鍵交叉口協調相位的有效綠燈時間:（2）非協調相位最小有效綠燈時間：第二相位：第三相位：第四相位：（3）確定非關鍵交叉口各個相位的綠燈顯示時間：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（4）干線協調后交叉口信號配時圖 圖4-3-2人民西路與健民路交叉口協調后信號配時圖4.3.3人民西路與紅山路交叉口協調配時方案（1）確定非關鍵交叉口協調相位的有效綠燈時間:（2）非協調相位最小有效綠燈時間：第二相位：第三相位：第四相位：（3）確定非關鍵交叉口各個相位的綠燈顯示時間：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（4）干線協調后交叉口信號配時圖圖4-3-3人民西路與紅山路交叉口協調后信號配時圖4.4圖解法計算相位差由調查知，敬業路交叉口與健民路交叉口間距約為830m，健民路交叉口與紅山路交叉口間距約為830m。西向東平均行駛車速平均85%位車速為43.56km/h（12.1m/s）,由圖解法分析得出相應的信號相位差，最后對應數據解析出最佳的綠燈信號帶寬度。(1)繪制時間—距離圖，如圖4-1所示，縱坐標為交叉口間距，單位m，橫坐標為時間，單位s。(2)從O點，引一條速度為43.56km/h通過帶速速度的斜線，這條斜線與B交叉口的時間線交于H，H作垂線至A線上，該點離A線上的1點較接近。從1點引垂線至B線作為第二交叉口的起始綠燈時間，畫出相應的綠燈、紅燈時間。(3)連接A、B時間線上的綠燈起始時間并延長至C線與點G,作垂線至A線，于2點作垂線至C線，作為C線上的紅燈起始時間，也即為綠燈結束時間，畫出相應的綠燈、紅燈時間。(4)繪制出雙向綠波帶(5)調整各個交叉口協調相位的的綠燈起始時間，以此達到雙向綠波帶寬最大，及計算出各個方向的帶速。最終計算出：相位差：以敬業路為零點路口，以敬業路東西直行為相位差零點，健民路相位差96，紅山路相位差3表4-1帶速帶寬表方向帶速（km/h）帶寬（s）東向西4621西向東4621圖4-4-1時距圖第五章仿真驗證與結果5.1仿真過程Vissim是交通仿真軟件領域的巨頭，也是最普遍使用的交通微觀仿真軟件，它可以簡單直接的模仿不同交通條件下的交通運行狀況，如車道設置、控制信號、車輛構成、公交車站等，它可以針對交通工程設計和道路規劃方案做出評判。本次仿真驗證將使用vissim4.3，該版本可建立較大規模的路網，方便仿真與比較。下面是仿真過程的步驟：（1）根據人民西路交敬業路、健民路以及紅山路實際道路參數建立路網模型。根據實際交通情況輸入交通流量，設置車輛構成、車速分布，如圖5-1至5-4。圖5-1人民西路路網模型圖5-2人民西路-敬業路路網模型圖3-3人民西路-健民路路網模型圖3-4人民西路-紅山路路網模型（2）按照實際車道功能設置各交叉口的路徑決策如圖5-5、圖5-6圖5-5健民路路徑選擇圖5-6全部進口的路徑選擇設置圖（3）設置各路口信號燈，根據優化方案設置三個路口信號組各四組信號燈，如圖5-7圖5-7信號燈設置圖（4）路網設置檢測器，檢測行程時間、排隊長度、延誤，以這三個指標作為本次優化效果的評判依據。（5）運行仿真。對優化前后的行程時間、排隊長度、延誤這三個指標做對比。圖5-8仿真過程5.2仿真效果分析Vissim仿真結束以后會輸出一系列路網檢測器的檢測結果的評價文件，整理評價文件結果根據行程時間檢測器得出的評價文件整理得如表5-2-1：表5-2-1行程時間表根據排隊長度檢測器得出評價文件整理得如表5-2-2：表5-2-2排隊長度表根據延誤時間檢測器得出評價文件整理得如表5-2-3：表5-2-3延誤時間表為了更直觀的對比優化前后的行程時間、排隊長度、延誤時間的效果，整理表格得出統計圖5-9、5-10、5-11：圖5-9行程時間統計圖圖5-10平均排隊長度統計圖圖5-11平均延誤統計圖分析結果可知，對干線信號協調控制可以有效降低擁堵，提高通行效率。從單個交叉口比較，優化前后的對比效果明顯優于現狀；從整體運行情況分析協調效果，平均行程時間較現狀減少了平均23.8%，優化后的排隊長度、平均延誤皆低于優化前。主干道良好的通行情況同時會促進周邊道路良性運行，降低出行成本，減少環境污染。5.3本章小結本章主要對協調控制進行介紹，以更低的行程時間、排隊長度、延誤為目的，使用信號協調控制方法。以人民西路為例子，使用本方法設計人民西路干線信號協調控制方案，并使用微觀仿真軟件Vissim建立模型，對本方法的可行性進行驗證分析。第六章結論與展望6.1結論隨著國家經濟的發展、科技的進步，國家人民生活水平不斷的提高，人均車輛占比也不斷的提高，伴隨而來的是各種交通問題的持續增加，如交通堵塞嚴重、交通事故頻繁、車輛造成的空氣污染、噪聲污染、光照污染等，嚴重影響了道路附近居民的生活質量，降低了人民的幸福度，對解決交通問題已經是國家首先要解決的問題之一，交通信號研究也就成了解決交通問題的關鍵之一，一個兼容性強且有效的交通信號控制方案能夠大大的為交通問題減少一些壓力。真實的交通本身帶有非常大的不確定因素以及很多不可抗拒的外界因素，如駕駛員的性格、駕駛員的心情、惡劣的天氣氣候、道路自身的磨損情況，都會對交通仿真帶來的影響。傳統的數學模型是不能精確有效的對交通系統進行模擬控制的。本文以車輛平均行駛時間、車輛平均排隊時間、車輛平均延誤關鍵指標，為減少它們為目標，分析交叉口以及干線協調控制方案。6.2展望雖然本文對城市干道信號協調控制方法做出一些研究，并得出一些結論，如果研究只有此的話是不能緩解交通問題所帶來的壓力的，擁有多種不同的信號協調控制方案，可針對各種復雜的、動態多變的干道是現在研究的重點之一。交通本身過于隨機，人工采集交通數據由于自身情況會擴大誤差，智能采集交通數據是現在重要的研究方向，它可減少大多數的人工誤差。同樣因為交通量本身過于隨機，并不能得到一個準確的數值，各種交通量都是動態變化的，找到能更準確、更能代表當前交通狀況的交通量數據輸入系統辦法也是極為重要。要建立一個兼容性非常強大且學習能力非常強的算法系統，可針對復雜路段也能得出最佳組合方案，可自動根據當前路段狀況的變化，改變適合該狀況的最佳方案。 參考文獻[1]李克平.城市道路交通信號控制中的綠燈時間間隔時間問題[J].城市問題，2010.8（5）：73-77.[2]李瑞敏，章立輝.城市交通信號控制[M].北京：清華大學出版社，2015[3]李元，余立建，張樂.城市交通干線協調控制[J]。交通科技與經濟，2014，16（3）：25-29.[4]陳龍，蔡紅兵，王福建.中小城市干道線控系統交通改善效果分析[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2006.02，30（1）：21-24.[5]郭宏玉，高媛，姚樹森.城市道路交叉口交通信號配時優化研究[J]。汽車實用技術，2016（9）：3-5.[6]宋現敏.城市交叉口信號協調控制方法研究[D].吉林大學，2008.[7]曹娟娟.城市干道交通信號協調優化控制研究[D].長沙理工大學，2012.[8]王東.基于遺傳算法的城市干線交通信號協調控制研究[D].長安大學，2010.[9]葉寶林.城市路網交通信號協調控制理論與方法研究[D].浙江大學，2015.[10]王殿海，楊希銳，宋現敏.交通信號干線協調控制經典數值計算法的改進[J]。吉林大學學報（工），2011，41（1）：29-34.[11]楊錦冬，楊東援.城市信號控制交叉口信號周期時長優化模型[J].同濟大學學報，2001.07，29（7）：789-794.[12]李警繁.城市道路典型交叉口交通信號配時優化——以武漢市洪山區雄楚大道與靜安路交叉口為例[J].武漢交通職業學院學報，2012（2）：78-82.[13]肖秀春.干道協調下公交信號優先方法研究[D].華南理工大學，2012.[14]溫璐茜，胡永舉，周靜.干線交叉口信號燈線控系統配時設計實例分析[J].交通科技與經濟，2011，13（5）：85-88.[15]樹愛兵，苑蕾，趙永進.城市交通信號干線協調控制系統研究[J].中國交通信息產業.[16]李群祖，夏清國，巴明春，潘萬鵬.城市交通信號控制系統現狀與發展[J].科學技術與工程，2009，9（24）：7436-7442.[17]徐世洪.道路交通干線的信號協調控制技術研究[D].重慶：重慶大學碩士學位論文，2011[18]李洪波.城市道路平面交叉口綜合分析研究[J].山西建筑，2010，36（22):282-284.[19]PappisCP，MamdaniEH.AFuzzyLogicControllerforaTrafficJunction[J].IEEETrans.onSystem，Man，andCybernetics，SMC-7，（10）.1977：707-717.[20]FavillaJ,MaehionA,GomideF.Fuzzytrafficcontrol:adaptivestrategies,ProceedingsoftheSecondIEEEInternationalConferenceonFuzzySystems.SanFrancisco:1993,506-511.

致謝大學四年時光如白駒過隙，轉眼間就即將本科畢業了。在學校的四年里我收獲了一群志同道合的同學朋友，得到了眾多學富五車、才華橫溢的老師們細心的培養，使我在思想上、學習上和生活中都獲得了較大的提升，這無疑與學校良好的學習氛圍、雄厚的師資力量是息息相關、密不可分的。在論文的寫作過程中，我的導師吳小丹老師為我花費了不少心思，從選題定題到開題報告再到初稿終稿，這個過程中老師認真負責、嚴格把關、細心教導、循循善誘，經歷了五個月的時間，最終完成了畢業論文。如果沒有老師的辛勤勞作，我的畢業論文也不會順利完成，在此我十分感謝我的導師吳小丹老師。大學四年和這次寫論文的經歷我受益匪淺，也將永生難忘，而我的新生活也將從此啟航，在未來的日子里我將繼續學習，活用學識。最后再次感謝我的老師們、家人們、同學朋友們，在你們的幫助和支持下我順利完成了畢業論文！

附錄AreviewofresearchoncoordinatedcontrolmethodsofurbantrunklinesTanJing;PengBo;TuRui;CaiXiaoyu1.TheintroductionAsthemainarteryoftheurbantransportationsystem,urbantrunklinesbearalargenumberoftraffictripsinthecity.Therefore,itisoneoftheeffectivewaystoslowdowntheurbantrafficcongestionandavoidtheurbantrafficparalysistoensuretheunblockedurbantrunklines.Theoperationstatusofurbantrunklinetrafficisnotonlycloselyrelatedtothecharacteristicsofmultipleoverpassesandopenings,butalsocloselyrelatedtothetrafficstatusoftheaffectedareasoftrunkline(includingconnectingroads,rampsandadjacentareas).Therefore,takingtrunklinesastheobjectofcoordinatedcontrolisanimportantmeasuretoensurethesmoothnessofurbantrunklines.Accordingtotheresearchideaoftrunklinecoordinatedcontrol,thispapersummarizesthemechanismoftrunklinetrafficcongestionandthemethodsofurbantrunklinecontrol,andintroducesthemethodsandmodelsofurbantrunklinecoordinatedcontrolfromthreeaspectsoftimingcoordinatedcontrol,inductioncoordinatedcontrolandadaptivecoordinatedcontrol.StudyonthemechanismofurbantrunktrafficcongestionAtpresent,alargenumberofscholarsstudythemechanismoftrafficcongestionfromqualitativeandquantitativeaspects.Intermsofqualitativeanalysis,zhangjianli(2005),gaopeng(2011),heshulin(2012),luhuapu(2014)etal.proposedthattheessenceoftrafficcongestionistheimbalancebetweentrafficsupplyanddemand,andputforwardthemethodstocorrectlyhandletheurbanroadtrafficsupplyanddemandfrommultipleaspectsforthereferenceofurbanmanagers.Intermsofquantity,basedonthetrafficflowtheory,variousmodelsareestablishedtostudythelawofthegenerationanddissipationoftrafficcongestion.NamDH(1998)studiedtheexpresswaytrafficflowundercrowdedconditionsbasedonthevehicleconservationlaw,andstudieditsqueuinganddissipationmechanisms.Heshuyan(2008)analyzedthetemporalandspatialevolutionoftrafficflowinfourstates:freeflow,high-speedsynchronousflow,low-speedsynchronousflowandcongestion.Zhanglun(2014)introducedthesurvivalanalysismethodtoanalyzethespatialandtemporaldistributioncharacteristicsofthedurationofcongestion.Liyuxuan(2018)proposedatrafficcongestionidentificationmethodforurbanexpresswaybasedonsupportvectormachine(SVW)separatoronthebasisofthetrafficstatusclassificationmethodbasedontrafficflowandtrafficdensityintwo-dimensionalspace.Theresearchonthemechanismoftrunklinecongestionhasthefollowingdeficiencies:1)thecountermeasuresgiveninthequalitativeresearchneedthecoordinationofmultiplemanagementdepartmentsinthecity,sothesupplycannotbeincreased.2)thecongestionmechanismmodelstudiedinquantitativetermsiscomplexandlacksapplicationmechanism.StudyonurbantrunklinecontrolmethodTrafficcontrolintrunklinesistocombinevehicles,roadsanduserscloselytoformatimely,accurateandefficienttrafficcontrolmethod.Therefore,reasonableandeffectivetrafficcontrolisoneofthemostdirectandeffectivemethodstosolvetrafficcongestion.Theurbanmainroadcontrolmethodsmainlyincluderampcontrol,mainlinecontrolandcoordinatedcontrol.rampcontrolon-rampcontrolStudiesabroadshowthattheon-rampcontrolisthemostwidelyusedandeffectivemethodtorelievethetrafficcongestion.Thecontrolmethodsofsinglepointon-rampcanbedividedintothreecategories:timingcontrolbelongstostaticcontrol,whichisasimple,stableandeffectivecontrolmethod,butitcannotadapttothereal-timechangeoftrafficflow;Demand-capacitymargincontrolbelongstodynamicfeedforwardcontrol,whichissimpleandeasytoimplement.However,itisimpossibletojudgethetrafficstatusofthemainline,anditisimpossibletoachievepost-feedback.Alineaisoneofthelinearstatecontrolmethods.Itcaneffectivelypreventcongestion,anditsprincipleissimpleandeasytorealize.However,becausethereisnopredictionmechanism,itisnotidealindealingwithtrafficemergencies.off-rampcontrolOff-rampcontrolfouristoevacuatetheoff-rampvehiclestotheoff-ramponthepremiseofensuringthemaximumbenefitsofthemainlineandtheassociatedroad.Theoff-rampisusuallydividedintotwomethods.Oneistoadjustthevehiclesleavingthemainline,whichcanrelievethetrafficcongestionontheconnectingroadtosomeextent.However,whenthequeueextendstothemainline,thetrafficoperationofthemainlinewillbeaffected.Thesecondistocloseofftheoff-ramp,whichcanreducethetrafficsafetyproblemscausedbyinterleavingvehicles,butcanincreasethedetourdistanceanddrivingtime.mainlinecontrolThemainlinecontrolistocontroltheupstreamtrafficwavepropagationspeedintheinterleavedareabymeansofspeedlimitandinductiononthebasisofjudgingthetrafficstatusintheinterleavedarea,soastoensuretheuniformandstablestatusofthemainlinetrafficflow.Thespecificcontrolmethodsareusuallydividedintothreecategories.Thefirstisvariablespeedlimit,whichcanachievetheoptimalcoordinationoftrafficvolume,densityandspeedbylimitingthespeedofvehicles.Thesecondisintelligenceinduction,toguidethevehicleasfaraspossibletothealternativepath;Third,laneclosure.Laneclosureiscommonlyusedinlanecongestionandtunnelcontroltoreducetrafficdemand,butitwillhaveanegativeimpactonthesurroundingroads.3.3coordinationandcontroloftrunklinesThemainroadiscloselyconnectedwiththeadjacentintersections,soitisreasonabletomanagethemainroadandtheadjacentintersectionsasawholesystem.Themethodsoftrunkroadcoordinationcontrolincludetimingcoordinationcontrol,inductioncoordinationcontrolandadaptivecoordinationcontrol.3.3.1timingcoordinationandcontroloftrunklinesIngeneral,therearetwodesignideasforcoordinatedtimingcontroloftrunklines:oneistomaximizethebandwidthof"greenwave"oftrunklines;Second,thetrunklinetrafficperformanceindexoptimization.(1)maximumgreenbandmethodTherearetwokindsofdesignschemesbasedonthemaximizationof"greenwave":theconstantbandwidthgreenwaveandthevariablebandwidthgreenwave.Intermsofconstantbandwidthandgreenwave,Chenuetal.(2006)establishedtheparallelalgorithmoftrunklinecoordinationbasedonthevirtualmodelofgametheory,andobtainedthegreenwavecoordinationcontrolschemethroughrepeatedadjustmentcalculation.Wangdianhaietal.(2011)pointedouttheshortcomingsoftheclassicalnumericalalgorithmforcoordinatedcontroloftrunklines,andproposedamodifiedcalculationmethodforthewidthofgreenwaveband,thecalculationmethodforthephasedifferenceofintersectionsignals,andthematchingmethodfortheactualintersectionandtheidealintersection.BasedontheMAXBANDmodel,Gartneretal.(1990)consideredtheimpactofleft-turntrafficflowandqueueemptyingtimeonthegreenwaveofvariablebandwidth,andproposedthemulti-bandmodelofcoordinatedcontrolofmulti-channelgreenwaveofvariablebandwidth.Tianetal.(2007),tangkeshuangum(2013)andLinfeng(2014)proposedanimprovedMULTIBANDtrunkcoordinatedcontrolmodel.Longkejunetal.(2018)consideredthetwo-waycommunicationofvehicle-signalcontrolsystem,andbasedonthetwo-waygreenwavebandwidthmodel,tookthevehicleguidancespeedandthephasedifferenceofgreenwaveasthecontrolvariablestoestablishanoptimizedmodelofintegratedspeedguidanceandgreenwave.Thefataldefectoftheconstantbandwidthgreenwavemodelisthatitisunabletodynamicallyadjustthewidthofthegreenwavebandtomeetthechangeofreal-timetrafficdemand,whichmayleadtotheimbalancebetweensupplyanddemand.ThecoremodeloftheMULTIBANDcontrolmethodanditsoptimizationalgorithmisthesameastheMAXBANDcontrolmethod,bothofwhicharemixedintegerlinearprogrammingalgorithm(MILP).Thevariablebandwidthmodelcannotonlychangethewidthofgreenwave,butalsoallocatebandwidthtothetwo-directiontraffic.However,thecomputationistoolargetobesolvedquickly.(2)optimaltrafficperformanceindexmethodTheoptimaltrafficperformanceindexmethodistoestablishtherelationshipbetweensingleormultipleindicators,suchasvehicledelaytimeandtraveltime,andthesignalparametersintheactualroadnetwork,soastofindtheoptimalsignaltimingundertheoptimalofoneormoreindicators.J.a.illeroftheroadresearchinstituteinBritainwasthefirsttostudytherelationshipbetweenphasedifferenceanddelay.Afterthat,changyuntaoetal.(2003),yuanzhanetal.(2015)andqudayi(2018)constructedacoordinatedcontrolmethodofphasedifferencewiththegoalofminimizingdelayonthisbasis.Maincontrolsystemtheoptimalcontrolstrategytoconsiderindicatorsaregenerallythroughthelargesttrafficvolumeandtotalminimumtrafficdelays,on-rampqueueminimum,theminimumtotaltraveltime,drivingspeed,thelargestZhangJiansong(2003),xiao-fangYang(2005),xue-wenChen(2008)bycomparingthefiveindicatorssuchasscholars,withminimumtotaltraveltimeasthecontroltarget;Wangtingting(2009)proposedtosetupacoordinatedcontrolmethodoframpwiththecontroltargetofthemaximumproductofflowandspeed,andtheresearchshowedthattheservicelevelandserviceflowofexpresswaycouldbeimproved.Theselectionofoptimalcontrolindexisthecoreofthismethod.Timingcontrolisapplicabletotheintersectionwherethetrafficvolumechangesregularly.Itisacommonlyusedcontrolmethodthatthemulti-timetimingcontrolcanadapttotheregularchangesofdifferenttrafficflowswithinaday.3.3.2inductioncoordinationandcontroloftrunklinesBasedontheanalysisoftimingcontrolandsinglepointinductioncontrol,theadvantagesofintegratedcoordinationcontrolandinductioncontrolareproposed.Inductioncontrolmeansthatdetectorsareinstalledattheentranceoftheintersection,andthephaseischangedwhenthedetectorfailstodetectthearrivalofvehiclesoraccumulativelyreachesthemaximumgreentimeofthisphase.Fullinductioncontrolstudieshavefocusedonphasesequenceoptimizationfunctionoffullinductioncontrol(songmin,2009),whichhasthefunctionof"seize"a"to"theinductioncontrol(whywins,2011),basedonthefuzzycontrolandtheeffectiveutilizationrateofgreenwhentheinductioncontrol(zhanglei,2012),andbasedontheanalytichierarchyprocess(ahp)offullinductioncontrol(GuHongru,2016),etc.Theinductioncoordinatedcontrolissuitableforthevehicletoarriveatthetrafficflowwithhighrandomness.Thismethodcanreducetheparkingtimeorstoppingtimesasmuchaspossibleandimprovethetrafficefficiency.Thecompositecontrolmethodcombinesinductioncontrolwithtimingcontroltomakethebestoftheadvantagesandavoidthedisadvantages,andeffectivelymeetvarioustrafficconditions,whichwillbeoneofthemainresearchdirectionsofinductioncontrolinthefuture.3.3.3adaptivecoordinatedcontroloftrunklinesAdaptivecontrolmeansthatthesignaltimingschemecanbeadjustedinrealtimeaccordingtothestatechangeofthetrafficsystemtoadapttothenewenvironmenttoensuretheoptimalcontroleffect.Theresearchonadaptivecoordinatedcontroloftrunklinesisinthedevelopmentstage.TypicaladaptivecontrolsystemsincludeSCATS,SCOOT,RHODEandothertrafficcontrolsystems.SCATSsystem,whichisakindofreal-timeschemeselectionadaptivesystem,introducestheconceptofsub-region,andselectsthephasedifferencewithinthesub-regionandsub-regionrespectivelytoobtainbetterlinearcoordinatedcontrol.However,itdoesnotusethetrafficmodel,andisonlyareal-timeschemeselectionsystem,whichlimitsthedegreeofschemeoptimization.SCOOTsystemis"onlineTRANSYTsystem".Whenconsideringthequeuelengthandcongestioncoefficienttooptimizethephasedifferenceofeachintersection,theoptimizationofitsgreensignalratiodependsontheestimationofsaturationandthesignalphasecannotbechangedindependently.TheRHODEsystemissuitableforsemi-crowdedtrafficnetwork.ThesystemproposesRealbandalgorithm,whichintegratestheadvantagesoftheminimumdelaymodelandthemaximumbandwidthmodel,andfullyconsidersthecontinuityofthevehiclesindifferentdirectionstogeneratethegreenwavebeltonline,soastoachievetheoptimalperformanceofthesystem.Theexistingresearchshowsthat:(1)rampcontrolhasbeenwidelyusedinforeigncountries,andhasachievedgoodsocialandeconomicbenefits.Atpresent,however,mostoftheresearchesarecarriedoutinChina,andonlyafewareapplied.Itisunfairtosacrificethebenefitsoframpandgroundauxiliaryroad,anddoesnotconsidertheoptimizationoftheoverallbenefitsofthetrunklinesystem.(2)thecoordinatedcontrolofthetrunklinewillbetheramp,themainlineoftheexpressway,thesurfaceoftheauxiliaryroadjunction,suchascomprehensiv