一、国内外研究现状

在如今城市高速发展，城市规模不断扩大，并且人口密度不断增加，而私家车数量的不断增长也加剧了城市交通拥堵的问题，城市管理者一方面通过修建地铁、BRT等公共交通设施来减少道路交通的流量，另一方面通过修建高架、隧道以及优化交通信号灯配时等方式来增强道路交通的通行能力。以上这些方案中，控制及优化路口红绿灯是成本最低且较为有效的方式[1]，因此对于城市管理者来说，如何优化路口红绿灯配时[2]的问题变得越来越重要，这对于缓解城市交通的拥堵状况有着显著的成效。目前，红绿灯控制主要有单个交叉口独立控制方式、主干道交通信号控制、区域交通信号控制这三种控制方式[3]。对于国内国外大中城市的主干道大多都已使用了主干道交通信号控制、区域交通信号控制方式，并且成功应用并为城市交通带来了显著的提升，国外的典型城市控制系统有英国的TRANSYT和SCOOT、澳大利亚的SCATS、德国的SIEMENS等[4]，国内有深圳的STC、南京的交通控制系统以及天津的交通控制系统。而对于城市中的小型路口以及信号灯控制技术水平较低的地区，单个交叉口独立控制方式仍然普遍使用。单个交叉口独立控制方式又分为定周期控制、变周期控制、自适应控制等[5]，如今通过运用遗传算法[6]、粒子群算法、以及电脑模拟[7]等先进方法对单一路口信号灯控制效率有更加显著的提升，当然应用了这些先进技术的自适应红绿灯系统费用较为高昂[8]，并不适用于所有的地区和路口。定周期控制[9]在一天的二十四小时中红绿灯配时方案始终保持不变，对于特殊时段的交通流控制效果较差，因此引入了变周期控制的方法[10]，在交通高峰时段采用优化的配时方案能够有效地控制车流，能够以较小的成本使得单位时间内通过路口的车辆增加，而车辆通过平均等待时间大幅减少。

二、选题目的、意义及调研情况

在城市交通治理的过程中，我们通常关注城市交通中的主干道，往往忽略了在城市交通中同样有着重要作用的支路的畅通，有些支路上由于路边有学校、医院等公共场所或是道路狭窄等原因也会形成拥堵[11]，行车速度甚至比主干道拥堵时更慢也更难疏解，因此缓解部分支路拥堵也是一个亟需解决的问题。主干道可以通过修建高架、下穿桥等方式来解决路口红绿灯等待而形成拥堵，但在支路上，由于空间以及成本等原因，无法通过修建工程来避免红绿灯路口，因此只能通过优化红绿灯的设置来缓解路口交通拥堵的问题。因此我选取工大路与洪兴巷的丁字路口的红绿灯进行研究与优化[12]。该路口位于武汉理工大学鉴湖校区及西院之间，距离珞狮路与雄楚大道的路口不远，周边车流量大，工大路与洪兴巷均为双向两车道，道路狭窄。同时在路口北侧约170米处有武汉理工大学附属小学，在小学上学与放学的时间点，接送子女上下学的家长驾车均需经过此路口，也叠加了周边居民的上下班高峰以及本校师生在上下课时段往返不同校区的车流的协同效应，多种因素最终造成了该丁字路口在早晚两个时段出现拥堵的情况[13]。而路口不具备修建道路设施的条件，且成本有限，因此通过调整该路口的红绿灯配时是较为有效且经济的方法。

而该路口所交叉的两条道路较短，与该路口有直接联系的红绿灯数量很少，只有一个，无需使用区域交通控制方式来进行信号灯控制，只需对该路口进行独立的控制[14]，该路口在非高峰时段通行车辆很少，因此应用先进的自适应信号灯控制系统的造价较高，且需要专业的人员进行日常的调试与维修，安装这类系统的花费过高[15]，对于这类小型路口并不适用。因此采用变周期的控制方法，即在高峰与非高峰时段采用不同的信号灯配时方案来控制该路口的车辆通行，能够通过对现有设备进行较小的升级改造而有效地缓解该路口的拥堵状况，使我校师生能够顺畅地往返于各个校区之间，使得所有通过该路口车辆的等待时间减少，而顺畅有序的交通状况对于所有通过该路口的行人和车辆安全也有着十分重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

1.通过实地测量一定时间内路口各个方向车辆的通行量以及目前的红绿灯配时方案，对测量结果进行分析，发现问题及漏洞；

2.对发现的问题进行研究，提出改进措施，并运用F.韦伯斯特公式、遗传算法等方法进行定量分析与优化，得出一个或几个优化方案；

3.通过FLEXSIM等仿真软件对优化方案进行仿真分析，对于仿真结果进行评价并改进，得到一个在一定时间内使得该路口通行量最大且车辆平均等待时间最短的最优方案；

4.对设计过程及结果进行总结。

二、论文结构

1.摘要：介绍毕业设计的主要内容；

2.引言：介绍设计的条件、方法及目标；