基干物聯網技術的城市交通誘導研究

ClassifiedClassifiedIndex:U412U.D.C:629Grade:Candidate:AcademicDegreeAppliedfor:Speciality:Supervisor:2010YeXiaoGrade:Candidate:AcademicDegreeAppliedfor:Speciality:Supervisor:2010YeXiaoMasterofEngineeringTrafficandTransportationPlanningandManagementProfessorPengQiyuanMar.12,2013西南交通大學碩士學位論文主要工作（貢獻西南交通大學碩士學位論文主要工作（貢獻）聲明西南交通大學碩士學位論文主要工作（貢獻西南交通大學碩士學位論文主要工作（貢獻）聲明西南交通大學西南交通大學學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權西南交通大學可以將本論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復印手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于保密□，$年解密后適用本授權書;不保密[j/使用本授權書。(請在以上方框內打“V”）本人在學位論文中所做的主要工作或貢獻如下：提出了以物聯網技術采集數據代替傳統數據采集方式，解決了采集數據效率低，實時性差，更新速度滯后的問題。提出了車載ATIS設備發布數據的優越性，并分析了系統最優和用戶最優之間的矛盾及其解決思路。改進了交通誘導和交通控制系統協同的總體思路，改進了區域交通誘導的流程。學位論文作者簽名本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是在導師指導下獨立進行研究工作所得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明。本人完全了解違反上述聲明所引起的一切法律責任將由本人承擔。學位論文作者簽名西南交通大學碩士研究生學位論文西南交通大學碩士研究生學位論文 第II頁西南交通大學碩士研究生學位論文西南交通大學碩士研究生學位論文 第II頁西南交通大學碩士研究生學位論文西南交通大學碩士研究生學位論文 第I頁隨著經濟和科技的快速發展，汽車保有量迅速增加，城市交通擁堵問題也成為了近年來交通領域的主要問題。交通信號控制和交通誘導通常是用于解決交通擁堵的兩種最常用的方式。協調好兩者的關系對于城市道路的使用效率有很大的提高。本論文通過對交通誘導和交通信號控制系統進行研究，引入物聯網技術的相關原理，力圖將三者結合成一個整體，向出行者發布實時數據。從而讓出行者主動掌握交通情況從而做出最優選擇。同時也對整體網絡進行優化，從而消除擁堵區域。本論文基于物聯網技術，從區域交通分配和區域交通誘導出發，對區域交通信號控制系統進行優化，涉及了數據源分析，物聯網設計思想和數據采集流程，誘導服從率和道路擁堵的關系，意念最短交通路徑的定義，交通信號控制系統的規劃與設計。論文結合實際，對交通流數據進行仿真和評估，分析了誘導前后擁堵區域和整體路網的變化。希望能將成果與研究與實際交通情況相結合，從而有效的改善交通擁堵。關鍵詞：物聯網技術，交通信號控制系統，區域交通分配，交通誘導，車載ATISAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomicsandtechnology,thenumberofvehicleshaslargelyincreased.Therefore,theproblemoftrafficcongestionhasbecomeahotissueintrafficareas.Trafficsignalcontrolsystemsandtrafficguidancesystemsweretwomethodstosolvetrafficjam.Howtocoordinatetherelationshipbetweenthesetwopartscouldincreaseefficiencyofthecityroads.Inthispaper?trafficguidanceandtrafficcontrolsystemswereresearchedaswellastheInternetofThings(IOT),Theauthortriedtocombinethesethreepartstosendtrafficdatatoroaduserssoastoletthemchoosethebestroutetotravel.Meanwhile,trafficnetworkoptimizationhasbeenrealizedtoreducetrafficcongestionareas.ThispaperhasoptimizedregionaltrafficsignalcontrolsystemsbasedonIOT,trafficguidanceaswellastrafficassignment,involveddatasources,IOTdesignpatterns,datacollectionaswellastherelationshipbetweenguidanceobeisancerateandtrafficjam.Italsoinvolvedthedefinitionofidealtrafficshortestroutes,planninganddesigningoftrafficcontrolsystems.Thispapercombinedtheoryandreality,simulatedandevaluatedtrafficdataandmeanwhileanalyzedthetransformationofbefore-afterguidance.Resultsandresearchescouldhopetocombinewithrealityinordertoreducetrafficcongestion.Keywords：InternetofThings(IOT),Trafficsignalcontrolsystems,Regionaltrafficassignment,Trafficguidance,Vehicle-mountedAdvancedTravelerInformationSystems. 西南交通大學碩士研究生學位論文 第IV頁西南交通大學碩士研究生學位論文西南交通大學碩士研究生學位論文 第V頁 55西南交通大學碩士研究生學位論文西南交通大學碩士研究生學位論文 第MI頁目錄TOC\o"1-5"\h\znim 1\o"CurrentDocument"1.1研究背景 1\o"CurrentDocument"1.2可行性研究 2\o"CurrentDocument"1.3研究現狀 2\o"CurrentDocument"1.3.1智能交通系統研究現狀 2\o"CurrentDocument"1.3.2物聯網研究現狀 3\o"CurrentDocument"1.3.3交通誘導研究現狀 4\o"CurrentDocument"1.3.4交通控制系統研究現狀 51.4研究思路與主要研究內容 61.4.1研究思路 6\o"CurrentDocument"1.4.2主要研究內容 7\o"CurrentDocument"第2章交通數據收集 9\o"CurrentDocument"2.1交通數據源的分類 9\o"CurrentDocument"2.1.1基于道路的數據源 9\o"CurrentDocument"2.1.2基于車輛的數據源 10\o"CurrentDocument"2.1.3基于路網的數據源 10\o"CurrentDocument"2.2數據采集方法 10\o"CurrentDocument"2.2.1物聯網概念 10\o"CurrentDocument"2.2.2物聯網的技術原理及其設計思想 112.2.3數據采集模塊及其流程 13\o"CurrentDocument"2.3匹茲堡市實際路網誘導實驗描述 14\o"CurrentDocument"2.4本章小結 16\o"CurrentDocument"第3章交通誘導決策分析 173.1區域誘導與區域動態交通分配的調查分析 173.1.1區域誘導服從率的調查分析 17\o"CurrentDocument"3.1.2意念交通最短路徑的調查分析 21\o"CurrentDocument"3.2區域交通誘導與區域動態交通分配的基本思想 23\o"CurrentDocument"3.2.1區域交通誘導的基本思想 23\o"CurrentDocument"3.2.2區域動態交通分配的基本思想 24\o"CurrentDocument"3.3交通服務水平和區域誘導量的確定 25\o"CurrentDocument"3.3.1交通服務水平 25\o"CurrentDocument"3.3.2區域誘導量的計算 27\o"CurrentDocument"3.3.3誘導的發布 28\o"CurrentDocument"3.3.4區域誘導的流程 29\o"CurrentDocument"3.4本章小結 30\o"CurrentDocument"第4章交通信號控制 314.1信號流程規劃 314.1.1左轉的處理 31\o"CurrentDocument"4.1.2信號流程與冒泡圖 32\o"CurrentDocument"4.1.2常用的信號流程 32\o"CurrentDocument"4.2交通信號設計 36\o"CurrentDocument"4.2.1綠燈間隔時間 36\o"CurrentDocument"4.2.2信號損失時間 37\o"CurrentDocument"4.2.3臨界車道的車流量 37\o"CurrentDocument"4.2.4信號周期 38\o"CurrentDocument"4.2.5交通信號配時 39\o"CurrentDocument"4.3物聯網技術和交通誘導以及信號控制三位一體的協同策略 39\o"CurrentDocument"4.4本章小結 41\o"CurrentDocument"第5章交通實驗仿真 42\o"CurrentDocument"5.1SYNCHRO交通仿真軟件介紹 42\o"CurrentDocument"5.2仿真步驟 435.3仿真結果分析與評價 435.3.1仿真結果分析 435.3.2仿真結果評價 465.4本章，J、結 46\o"CurrentDocument"結論與展望 50西南交通大學碩士研究生學位論文西南交通大學碩士研究生學位論文 第頁圖圖A-7(b)交叉口G的信號時空圖圖A圖A-7(a)交叉口G的交通基礎數據TIMINGSETTINGS,EBLiiEBRW^LWETV^RANBLNBTNEUJSBTSBRPEDHOLDLanesandSharing(URL)一TrafticVdume(vph)2611068G29132104211403393818319~TurnTypePerm—Perm——Perm——Perm——ProtectedPhases4—82?6PermittedPhases4-8-2-B--DetectorPhases44—.88—22—S6--iSwitchPhase00一00-00-00一-LeadingDetector(m)2.010.0_2.010.0—2010.0-2010.0?—■;：,—JTrailingDetector(m)0.00.0—0.00.0-0.00.00.00.0MinimumInitial(s)4.04.04.04.04.04.04.04.0MinimumSplit(s]21.021.0—21.021.021.021.021.021.0一TotalSplit21.021.021.021.0.-21.021.0.一21.021.0iYeDowTime(s)3.03.0一3.03.03.03.03.03.0All-RedTime(s)ZO2.02-0~~20-202.02.02.0一LostTimeAdjust(s)0.00.00.00.00.00.0一0.00.0——LaggingPhase?AllowLead/LagOptimize?———---———一RecallModeMaxMax—MaxMax.—MaxMax-MaxMax一—ActuatedEffct.Green($)16.016.016.016.0-16.016.0—16.016.0—Actuatedg/CRatio0.380.38—0.380.38-0.380.38-0.380.38-——VolunetoCapacityRatio0.670.29-0.070.35-0.520.36-0.120.31一——ControlDelay(s)21.46.6-8.97.115,39.7-9.610.0——QueueDelay(s]0.00.0—0.00.0-0.00.0一0.00.0-——TotalDelay(s)21.46.6?—?9.7.—9.610.0——LevelofServiceCAAA一BA-AA-——AppioachDelay(s)15.2-7.3-11.5--3.9-—'-ApproachLOS-B—-A--B--A-——QueueLength50th(m)17.05.5?—2712.2-1.910.2-|.■--QueueLength95th(m)?46.315.6-5.218.8—28.620.B-6.521.8—-!-圖A-8(a)交叉口H的交通基礎數據TIMINGSETTINGSEBLEBTEBR1—_、麗TIMINGSETTINGSEBLEBTEBR1—_、麗WBTWBRA_NBLit_，lNBTNBRIVSBL_HOLD^LanesandSharing(ItRL)一一TrafficVolume(vph)742B0452023G5918336114563-17492-一.TurnTypePerm--PermPerm-—Perm一—-一ProtectedPhases4.8.—2-BPermittedPhases4-8-26一一DelectorPhases4488-22—S6一一—ISwitchPhase00-00-00-00—一-LeadingDetector(m).■2.010.0—zo10.0.一2.010.0—2010.0——TrailingDetector(m)0.00.0-0.00.0-0.00.0—0.00.0—-—MinimumInitial(s)4.04.0-4.04.0—4.04.0-4.04.0--—MinimumSplit(s)21.021.0—21.021.0-21.021.0—21.021.0-—一TotalSplit(s)21.021.0-21.021.0-24.024.0—24.024.0一-]YellowTime(s)3.03.0—3.03.0-3.03.0一3.03.0—一—All-RedTime(s)2.02.0-2.02.0-2.020-2.02.0-一一LostTimeAdjust⑷0.00.0—0.00.00.00.0-0.00.0一——LaggingPhase?'-AllowLead/LagOptimize?RecallModeMaxMax—MaxMax—MaxMax-MaxMax一—ActuatedEffct.Green($]16.010.0—1G.01B.0—19.019.0—19.019.0一-—Actuatedg/CRatio0.360.360.360.36-.-0.420.42一0.420.42一一—VolumetoCapaci