论文总字数：25705字

摘 要

由于城市化不断提速，交通拥堵已日渐成为我国许多城市和地区需要共同面对的问题。根据观察与统计，城市交通拥堵往往集中表现在城市交通网络的平面交叉口。平面交叉口是不同道路的交汇处，它对路网起着关键的控制作用。大面积的交通拥堵通常是因为个别交叉口的拥挤扩散形成，当一些关键交叉口处于过饱和状态运行时，极易触发级联失效，造成路网的瘫痪。过饱和状态通常指的是V/C的值大于1的状态。此时道路需求大于通行能力，易出现车辆滞留，排队和拥堵等问题。为了防止交通拥堵问题产生，在进行城市交通管理时必须从过饱和交通状态的评价入手，准确而又快速地识别出路网中处于过饱和交通状态的节点，再根据其重要性选取一些交叉口进行治理。找到合适而又有效的交通信号控制方案，确保过饱和问题得到有效抑制。

在本文中，对道路平交口信号控制应用模糊控制的方法。尽量地降低了交通流在平面交叉口的延误时间，极大地提高了交叉口的通行能力。而且比较有效地缓解了平面交叉口交通的过饱和状态。本文的主要内容有：

一、认真地介绍和说明了平面交叉口信号控制参数和现阶段使用的信号控制方法以及相应的不足。这是为了显示当前研究城市交叉口的信号控制特性和方法的紧迫性和必要性；

二、在仔细剖析和陈述过饱和交叉口交通特性及现阶段所采用的交通信号管理方法之后，依据相关学科知识，设计了模糊控制系统。这个系统缩小了模糊控制具体操作规则的数量，便于设计者设计和提炼模糊控制规则，较为匹配交通流复杂的城市道路平面交叉口；

三、通过使用Matlab软件仿真，应用模糊控制对不同环境进行验算，并且和同等条件下传统的Webster定时控制方法做对比。仿真的结果也说明模糊控制的方法能够更加有效地对平面交叉口进行控制，可以缓解交叉口的过饱和情况。

关键词：道路平交口，过饱和，交通疏散，模糊控制

Abstract

With the rapid development of the urbanization, the problem of city transportation has be becoming the same issue to each big city in China. According to the statistics, the city traffic jam is usually manifested in the urban intersections, which are the converge points and play essential role in the road system of the traffic flow. The oversaturation usually means that the value of V/C is greater than 1. At that moment, there are possibilities traffic jams will happen. So we need to find the oversaturation in traffic systems quickly and handle it with the good control methods.

The dissertation adopted the intelligent control technology which combined fuzzy control to control traffic signal of the grade intersection, and designed multiphase self-adaptive fuzzy control system so as to reduce the average delay time and to improve the traffic power of the traffic vehicle in grade intersection and use the Matlab to simulate the multiphase self-adaptive fuzzy control system. The main contents in this dissertation includes:

The main control parameter and performance index and now the control method of traffic signal used in common were introduced in detail. What’s more, the importance of the research on the traffic signal of city grade intersection was expatiated in this dissertation;

Aiming on the characteristics of high complexity and randomicity of the traffic flow, the multiphase classification fuzzy control system was designed, which is easy to control rules and greatly decrease the number of fuzzy rules, is very suitable to complex urban intersection control;

Writing the emulator using Matlab to simulate the fuzzy control system under different traffic environment, and comparing with the time control which worked under the same traffic environment. The results indicated that the fuzzy control method synthetically considering the queen length of each roadway to decide the distribution of green time, and it is more like human decision-making process and could control the grade intersection in effect.

Key words：grade intersection, oversaturation, traffic evacuation, fuzzy control

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.1.1 过饱和交通问题 1

1.1.2 交通流仿真对缓解过饱和交通的意义 1

1.2 国内外研究现状分析 2

1.2.1 当前采用的控制方法介绍 2

1.2.2 过饱和交叉口识别方法 3

1.2.3 过饱和交叉口信号控制 4

1.2.4 国内外研究的不足 5

1.3 研究内容 5

第二章 过饱和交叉口信号控制理论 6

2.1 平面交叉口信号控制主要参数 6

2.1.1 周期 6

2.1.2 相位 6

2.1.3 有效绿灯时间及绿信比 6

2.1.4 绿灯间隔时间 6

2.1.5 饱和流量 6

2.2 过饱和交通状态特性分析 6

2.2.1 过饱和交通现象描述 6

2.2.2 过饱和交通危害 7

2.2.3 过饱和交通状态形成机理 7

2.3 过饱和交叉口信号控制方法 8

2.3.1 过饱和交通信号控制要点 8

2.3.2 图解法 8

2.3.3 庞特里亚金方法 9

2.3.4 模糊控制方法 11

第三章 四相位模糊控制系统的设计与仿真 13

3.1 模糊控制理论概述 13

3.1.1 模糊控制的结构及特点 13

3.1.2 模糊控制的实现步骤 14

3.2 四相位模糊控制系统设计 15

3.2.1 模糊控制的输入和输出参数 17

3.2.2 输入和输出变量的论域和比例因子 17

3.2.3 输入和输出变量的模糊语言 17

3.2.4 模糊规则的确定 20

3.2.1 模糊逻辑关系 20

3.3 交叉口交通流模型 21

3.4 模糊控制方法的优缺点 23

3.4.1 模糊控制的优点 23

3.4.2 模糊控制的缺点 23

第四章 结论与展望 25

4.1 主要研究结果与结论 25

4.2 研究不足与展望 25

参考文献 27

致 谢 28

绪论

在这一章里，介绍了过饱和交叉口的基本情况。分析有关过饱和状态的交通特性。并且总结现阶段国内外研究人员对过饱和问题的研究现状与成果。在这个基础上，阐述本篇毕业设计的主要研究内容。

研究背景与意义

过饱和交通问题

现阶段我们国家仍然属于经济中高速平稳发展的时期，城镇化进程也在提速。但是，与此同时，城市的交通问题也日益引起各方关注。在人口密集的大城市，交通拥堵现象频繁发生，汽车保有量的迅速增长使得交通需求大大增加，超过供给能力，这导致了城市交通拥挤呈现常态化，严重影响人们的正常工作与生活。面对城市道路拥堵，可从管理需求和增加供给入手。而当斯定律表明“如果在城市交通不进行有效管理和控制的情况下，新建的道路设施会诱发新的交通量，而交通需求总是倾向于超过交通供给” [1]。因此交通管理及控制是面对交通拥堵的重要方法。

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