论文总字数：33351字

摘 要

随着城镇化水平进程的不断推进，居民的出行总量也持续增长，因此对城市交通系统的要求就要不断提高。作为高效运输方式的一种，城市公共交通在综合交通体系中发挥了极其重要的作用，城市交通系统的运转效率与运作方式取决于城市公交系统的功能与综合效能，因此一系列改善公交行车效率的技术措施，如车载通信道、公交绿波等，应运而生。

首先，论文针对城市交叉口信号配时问题，基于遗传算法，建立以延误和停车次数为控制目标函数，采用实数编码、轮盘选择及单点交叉运算等方法对各代解的复制、交叉及变异过程进行模拟。选取实际信号交叉口进行交通调查，应用遗传算法进行研究。通过算法模拟及计算得到，遗传算法可以获取较好的信号配时方案，有效地将研究信号交叉口的延误降低56.5%，平均停车次数降低了4.14%。

其次，在速度引导系统中，在考虑公交站点停靠因素的前提下，根据现实交通情况下公交车到达交叉口的三种交通状况，通过车载单元通过实现公交车与交叉口信号控制机间的距离、信号时间等信息传递，计算建议速度，使得公交车按照该提示速度行驶可以在绿灯相位到达交叉口。为了进一步强化公交优先的策略，将车速优化与信息交互式信号控制相结合，该策略发挥了车载单元与信号控制机信息传递的作用，通过对绿灯时长的实时调节，使公交车等待时间降到最低。

最后本文根据速度引导的核心算法和信息交互式控制系统工作流程，基于北京东路和安仁街的道路交叉口调查资料，借助VISSIM仿真软件对比分析了优化前后的交叉口服务水平的各项指标，结果表明优化后的公交车辆和社会车辆的延误以及平均排队长度能分别实现74.2%和35.5%的降低。

关键词：车载单元；信号优化；车速优化；信息交互式信号控制；服务水平

RESEARCH ON THE OPTIMIZATION CONTROL OF THE BUS SPEED BASED ON THE VEHICLE UNIT

Abstract

With the continuous development of the level of urbanization, the total travel volume increases steadily, so the requirements of the urban transportation system need to improve. As one of the most efficient transportation, public transportation in the traffic system plays a very important role, so a series of technical measures to improve the efficiency of public traffic, such as vehicular communication, bus green wave etc., arises at the historic moment.

First of all, the paper aims at the urban intersection signal timing problem. Based on genetic algorithm, the objective function of delay and number of stops for the control is established. Selecting the actual signal intersection traffic survey, this paper applies the genetic algorithm. Through simulation and calculation, genetic algorithm can obtain better signal scheme. The research on signalized intersection delay reduced 56.5% and the average number of parking decreased 4.14%.

Secondly, according to real bus arriving at the intersection of three kinds of traffic conditions in the speed guidance system, vehicle unit by receiving the information of distance, the signal phase and cycle length distribution calculates advised speeds, so the bus according to the prompt speed driving can be reached in the green phase of intersection. In order to further strengthen the bus priority strategies, combining the speed optimization and information interactive signal control, the strategy exert functions of information transferring between vehicle unit and the signal control machine. Through the real-time adjustment of the length of green time, the bus waiting time is reduced to a minimum.

Finally, according to the core algorithm of advising speed and work flow of the information interactive control system, this paper uses the simulation software VISSIM to build a model of the Beijing East Road and An Ren Street Road intersection, based on the survey data. We analyze the indicators of intersection service level before and after optimization and confirm the feasibility of the scheme.

Key words： Vehicle unit; Signal optimization; Speed advising; Signal control; Service level

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 概论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.2.3 现有成果总结 6

1.3 本文的主要工作 6

1.4 论文主要内容 6

第二章 单点交叉口信号优化 9

2.1 建立目标函数 9

2.1.1 延误 9

2.1.2 停车次数 10

2.1.3 评价指标函数 10

2.2 遗传算法优化方法 11

2.3 实例应用 13

2.3.1 交通调查 13

2.3.2 遗传算法应用 15

第三章 公交行车速度优化算法研究 17

3.1 车载单元通信系统 17

3.2 速度优化方案原理 19

3.3 公交行车速度优化算法 20

3.3.1 公交行驶速度范围的规定 21

3.3.2 初始建议速度 21

3.3.3 公交站台启动建议速度 22

第四章 基于信息传递的信号优化策略 26

4.1 信号优化策略的基本原理 26

4.2 信息交互式信号控制参数 27

4.2.1 初期绿灯时间 27

4.2.2 单位绿灯延长时间 27

4.2.3 绿灯极限延长时间 27

4.3 信息交互式信号控制研究 28

4.3.1 控制条件 28

4.3.2 控制原则 28

4.3.3 控制思路 28

4.4 单相公交优先信号控制 29

4.4.1 公交车优先信号控制流程 29

4.4.2 公交优先信号控制评价 30

第五章 实地调查分析及仿真 31

5.1 现状仿真 31

5.2 改进方案仿真 34

5.3 仿真结果分析 38

第六章 总结与展望 39

6.1 主要研究结果 39

6.2 主要创新点 39

6.3 研究展望 40

致谢 41

参考文献 42

第一章 概论

1.1 研究背景

随着国民经济达到了趋于稳定的新常态，城市建设的规模也在以稳定的速度逐步扩大，因此在中国大城市出现了人口高度集中和大幅度增长的现象，因此城市中交通的需求量也在迅速增大，可是由于道路的基础设施建设还不全面，这就导致了交通的供需之间存在着越来越突出的矛盾，城市中出现了很多日益严重的问题，比如：行车难、乘车难等，交通堵塞现象也由单点向路段，路段向区域扩展。由交通延误、交通拥堵等交通问题引起的一系列废气污染和噪声问题已经严重影响了城市居民的生活质量水平和社会经济的高速、稳定、健康的发展。尽管在一些发达城市中，交通的基础设施建设能够满足当地的交通出行需求水平，但是由于经济持续增长导致的机动化水平的提高，，使得私人小汽车正在逐步成为交通问题的主要原因，因此这就会让城市交通存在巨大的隐患，城市交通运行现状值得担忧。

如今，我国城市交通的状况已经引起了政府部门和社会各界的广泛关注，有关学者工程师和交通规划方面的专家在反复取舍了各国城市交通发展经验教训的基础上，找到了一个缓解城市交通现状的积极策略，即优先发展城市的公共交通系统，这一策略以公共交通为基础降低了城市交通的总需求量，在城市道路基础设施的深入建设与交通需求增长的之间找到了平衡点。在服务了同等交通需求的基础条件下，城市公共交通的运载效率是私人车辆的十几倍，甚至更多，这一措施能够有效缓解道路拥堵现象。因此公共交通不但有助于平衡城市交通供需之间的矛盾，引导居民出行采用公共交通的方式，缓解城市中出现的交通拥堵现象，而且还可以使得道路资源充分利用，减少修建城市道路所需的经济支出，优化土地使用策略，最后达到节能减排，保护自然环境，改善城市居住环境的效果。

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