摘 要

随着经济和人口的发展，城市中的交通问题也在不断涌现，例如交通拥堵、事故频发等。传统的改善措施例如增加基础设施建设、新建扩建道路、车辆限购等在一程度上能缓解现有的交通问题，但并非长久之策。而近年来，电子信息和无线通信技术的迅速发展与应用，推动了车路协同系统的发展，也为解决城市交通问题提供了新的方向。

本文针对现在城市交叉口拥堵问题严重的现状，提出了一种在车路协同系统下的交叉口信号控制方案。由于车路协同系统还无法完全应用于现实中，本文首先提出了五个假设，并基于此提出了四条设计原则于设计方法—以总延误最小为目标，通过同时采集到的交叉口每个进口道的车流量来同时进行渠化设计和信号配时设计。为验证该方法是否可行，本文还进行了实例演算并使用Vissim微观交通流仿真软件进行仿真验证。

本文对车路协同系统下的交叉口信号控制方法进行了深入研究，研究结果表明本文建立的交叉口信号控制方法在一定程度上优于现有的交叉口信号控制方法。然而本文并未考虑非机动车与行人对交叉口信号控制的影响，这与我国城市交叉口机非混行严重的现状不符，因此该信号控制方法有待进一步研究。

关键词：车路协同；控制系统；交叉口；优化

ABSTRACT

With the development of economy and population, the traffic problems in the city are also emerging, such as traffic congestion, frequent accidents and so on. Traditional improvement measures such as increased infrastructure construction, new expansion roads, vehicle purchase and so on can alleviate the existing traffic problems to a certain extent, but it is not a long-term policy. In recent years, the rapid development and application of electronic information and wireless communication technology has promoted the development of cooperative vehicle-infrastructure system and provided a new direction for solving the urban traffic problem.

In this paper, a signal control scheme for intersection aiming to solve intersection traffic congestion problem is proposed. As cooperative vehicle-infrastructure system can not be fully applied to the reality, this paper first proposed five assumptions, and based on this proposed four design principles in the design method - the minimum total delay as the target, through the simultaneous collection of the intersection of each import road traffic flow to simultaneously channel design and signal timing design. In order to verify the feasibility of this method, this paper also carries on the example calculation and uses Vissim microscopic traffic flow simulation software to carry on the simulation verification.

In this paper, the intersection of cooperative vehicle-infrastructure system of traffic signal control method in-depth study, the results show that the establishment of the signal control method of intersection of cooperative vehicle-infrastructure system to a certain extent, better than the existing intersection signal control method. However, this paper does not consider the impact of non-motor vehicles and pedestrians on the signal control of the intersection, which is inconsistent with the current situation of the intersection of China's urban intersection. Therefore, the signal control method needs further study.

Key Words: CVIS; control system; intersection; optimization

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的及意义 1

1.2.1研究目的 1

1.2.2研究意义 1

1.3车路协同系统研究现状 2

1.3.1国外研究现状 2

1.3.2国内研究现状 3

1.4交叉口信号控制方法研究 4

1.4.1传统控制方法 4

1.4.2基于智能算法的交通信号控制方法 4

1.4.3车路协同系统中的信号控制方式 5

1.5本章小结 6

第2章 车路协同下交叉口绿灯期车辆跟驰模型 7

2.1问题简述 7

2.1.1安全约束 7

2.1.2需求约束 7

2.1.3目标函数 7

2.2动力模型 8

2.3 RPA车辆跟驰模型 9

2.4本章小结 10

第3章 车路协同系统下交叉口信号控制系统设计 11

3.1前提假设 11

3.2车路协同系统下信号交叉口功能区界定 11

3.2.1缓冲区长度 12

3.2.2控制区长度 16

3.3信号控制方案设计 16

3.3.1设计方法 17

3.4案例分析 20

3.5本章小结 25

第4章 基于Vissim的仿真评价 26

4.1Vissim交通仿真软件简介 26

4.2实验方案 27

4.3仿真评价 29

4.3.1延误 29

4.3.2排队长度 30

4.4本章小结 30

第5章 结论与展望 31

5.1论文研究成果 31

5.2论文创新点 31

5.3研究展望 31

参考文献 33

致谢 35

第1章 绪论

1.1研究背景

如今智能运输系统理论表现出千姿百态，而其中最可能转变为现实的就是自动驾驶车辆。正如自动驾驶车辆在未来几年内将先是在专用道路的特殊环境下使用，再是全时段在公共道路上使用，最终投入商业生产，一个新的时代将会来临。一旦足够多的自动驾驶车辆投入使用，车车、车路协同技术将会迎来一次机遇。

车路协同系统(cooperative vehicle-infrastructure system,CVIS)是基于线通信、传感探测等技术获取车辆和道路信息，通过车车、车路通信进行交互和享，实现车辆和基础设施之间智能协同与配合，达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。近年来，电子信息和无线通信技术的迅速发展与应用，推动了CVIS的发展。其作为ITS的重要子系统也备受国内外科研人员关注，是世界交通发达国家的研究、发展与应用热点。而交叉口作为城市道路网的节点，往往是制约道路网通行能力的主要瓶颈，基于CVIS，探讨交叉口控制系统构成及其运行原理，研究在车路协同条件下交叉口信号控制模型以提高交叉口通行的交通安全和运行效率。