城市干道信号协调控制方法研究

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计城市干道信号协调控制方法研究—以珠海干道为例城市干道信号协调控制方法研究—以珠海干道为例摘要在整个城市交通道路网中，主干道相当于整个城市交通的命脉，有着非常关键的作用。主干道承担着城市大多数的交通流量压力，可以称作交通网的主动脉，为了保证城市道路交通流量的畅通，所以在城市的交通路网中对于提高总通行能力、提升行驶舒适度、缓解路网压力、减少行驶时间等多个方面皆具有重要意义。所以进行信号协调控制是保证车辆在路网的干道上能够顺畅通行重要手段。本报告对珠海市香洲区人民西路部分路段进行高峰时间段的干线信号控制方案设计。对人民西路部分路段的三个交叉口的实地考察得出的数据参数，主要调查的数据参数有：地点车速、车流量、车头时距、信号灯参数，然后用vissim仿真软件模拟干道优化前道路运行状况得到原始仿真图，通过调查得出的数据参数以及根据城市干道信号协调控制的要求，设计人民西路干道信号协调控制方案。然后根据调查所得的数据信息对人民西路三个交叉口进行信号配时，本文采用的配时方法为韦伯斯特法，接着用图解法得出最佳的双向绿波干线协调控制方案，最后再vissim仿真软件模拟干道优化后的道路运行状况得到优化仿真图，然后对比优化前后的运行效果来分析。关键词：交通道路网；干线协调控制；vissim；绿波Researchonthemethodofcoordinatedcontrolofurbanarterialroadsignal-acasestudyofzhuhaiarterialroadAbstractInthewholecitytrafficroadnetwork,themainroadisthelifebloodofthewholecitytrafficandplaysaverycriticalrole.Mainresponsibleformostofthetrafficflowincityandcanbereferredtoasthetransportationnetworkoftheaorta,toensuretheurbanroadtrafficflow,sointheurbantrafficnetworkinimprovingthetotalcapacity,enhancedrivingcomfortandeasethepressure,reducedrivingtimemultipleaspects,suchroadasitisofgreatsignificanceTherefore,signalcoordinationandcontrolisanimportantmeanstoensurethesmoothpassageofvehiclesonthemainroadnetwork.Inthisreport,themainroadsignalcontrolschemeisdesignedforpartofrenminwestroadinxiangzhoudistrict,zhuhai.Roadtothepeopleofthethreesectionsoftheroadintersectionfielddataparameters,maindataparameters:locationofspeedlimits,traffic,theheadwayandsignalparameters,andthenusevissimsimulationsoftwaretosimulateroadoptimizationrunningconditionbeforegettheoriginalsimulationdiagram,throughsurveydataparameters,andaccordingtotherequirementsofurbantrunkroadsignalcoordinationcontrolsignalcoordinationcontrolschemedesignpeople'sroadwestroad.Thenaccordingtothesurveydatainformationtothepeople'sroadthreeintersectionsignaltiming,thispaperUSESthemethodoftimingforWebstermethod,obtainsthebesttwo-waygreenwavewithgraphicmethodthenarterialcoordinationcontrolscheme,andthentheoptimizedsimulationsoftwarevissimsimulationroadroadsimulationdiagram,operationconditionwasoptimizedandtherunningeffectofbeforeandafteroptimizationwerecomparedtoanalyze.Keywords:trafficroadnetwork;Trunklinecoordinationandcontrol;Vissim;Greenwave目录TOC\o"1-3"\h\u5329第一章绪论 6260031.1背景 6233671.2研究目的及意义 620981.3国内研究现状 6178051.4研究内容 8139691.4.1设计思路 8184271.4.2设计主要内容 81874第二章研究路段现状分析 9193862.1研究路段 981002.2交叉口现状问题 131842第三章配时方案 1347613.1配时计算方法 1352523.2单点定时控制设计 15189523.3信号配时图 2332700第四章绿波设计 24273524.1绿波设计原则 24238204.2绿波设计流程 25198294.3绿波控制方案设计 26133664.4图解法计算相位差 2911654第五章仿真验证与结果 31320505.1仿真过程 3143385.2仿真效果分析 3731605.3本章小结 4031074第六章结论与展望 40192026.1结论 40103886.2展望 40634参考文献 427975致谢 44883附录 45第一章绪论1.1背景随着我国经济的高速增长，城市化进程不断加深，城市机动车保有量不断增长，土地开发也逐渐密集，再加上早期的城市规划的问题，使得多数路段的交叉口与交叉口之间的距离普遍偏近，交通量却非常的大。在这种条件下，想要车辆顺畅高效的通过相邻两个或者多个交叉口，就很有必要对该路段相邻交叉口的信号灯的绿灯启动时间进行信号协调控制。想要是城市道路普遍顺畅，得先使主干道顺畅，对主干道进行信号协调控制研究就显得非常重要，在整个城市交通道路网中，主干道相当于整个城市交通的命脉，有着非常关键的作用。主干道承担着城市大多数的交通流量压力，可以称作交通网的主动脉，为了保证城市道路交通流量的畅通，所以在城市的交通路网中对于提高总通行能力、提升行驶舒适度、缓解路网压力、减少行驶时间等多个方面皆具有重要意义。1.2研究目的及意义研究干道信号协调控制的主要目的是为了提高道路服务水平、降低车辆行程时间、减少车辆停车次数、降低车辆排队时间以及降低车辆平均延误，从而缓解干道交通压力；然后是为了使车辆行车速度保持平稳，因为相对于车速不平稳或者说差异较大的交通流来说，车速越平稳、越一致的交通流就越安全，发生交通事故的概率就越小，安全指数越高，保持行车速度平稳，也可以使干道的通行能力增加，提高交通流平均车速，还能够节约耗油量达到降低车辆尾气对空气及环境造成的污染以及降低车辆行程时间、减少车辆停车次数、降低车辆排队时间和降低车辆平均延误等。而为了达到这些目的还可以拓宽车道，但是对于高开发程度的城市来说显然是不实际的，所以研究城市干道信号协调控制的方法变得极其重要，这对于城市的发展乃至全国的发展都有很重要的意义。1.3国内研究现状相比于国外交通信号控制方面的快速发展，我国的发展则显得过于缓慢，甚至在20世纪70年代之前，我国还没有创建属于自己的单点控制系统的信号机，除了个别城市有极少数的定实式单点控制的交叉口外，其他地区对于交通信号协调控制技术方面的研究和发展都处于停止的状态。我国自主研发的第一部定时式自动控制信号机是在1987年在上海研发的，自此开始我国在交通信号控制方面才算正式起步。因为起步比较晚，我国的自主研发成果并不能满足我国城市复杂的道路条件和环境的要求，并且由于种种原因使得我国在交通信号控制系统研发方面处处碰壁，进度非常缓慢。我国又迫切需要交通信号控制系统来缓解交通飞速发展所带来的的压力，所以我国便向一些对交通信号控制系统研究较早的国家引进了一些先进的系统。例如系统、系统以及系统等。暂时满足了一些要求。但是，从所周知，这并不是长久之计，国外的交通条件和环境跟我国还是有一些不同，我国的交通条件和环境更为复杂，比如机动车、非机动车共用车道；行人不遵守交通规则等，而国外的系统并不能很好的适应我国大城市的实际交通状况。既然国外的系统并不很好的适应我国状况，那么自主研发出适合我国现状要求的交通信号控制系统是非常重要的。即便国内研究起步较晚，但七十年代以来，我国这方面的专家学者也在努力的为我们后来者开荒，为我们在城市交通信号控制方面铺路，让我们可以踩着他们的高耸的肩膀去探索。他们取得的成果，使我们在交通信号控制方面发展的速度加快了许多。响应国家的号召，我国也涌现出许许多多的专家，像栗红强、曹娟娟、王东、叶宝林、王殿海等等优秀的专家学者，他们为国家研究出许多相位差优化方案，例如图解法、遗传算法、选择算法结合粒子群算法、新数解法等。除了这些专家之外，我们国家还不断涌现出新鲜血液。夏朋亮等人针对四个相位的交叉口为研究对象，基于模糊控制理论和模糊控制方案，并分析了模糊控制算法，再加以优化，通过仿真与传统的定时控制、感应控制作对比得出，模糊控制方案要比传统控制方案更有效果。郭丽萍在2015年提出来包含公共绿波带宽和附加带宽的综合绿波带宽概念，对传统数解法、多目标优化法做了进一步优化。设计了综合绿波带宽的目标函数，使控制系统在设计周期及带速一定时的绿波带宽最大。赵文涛等人针对城市交通流分布不均衡性，传统单环结构的信号配时会使公共相位中其中之一相位并不能有效充分利用相位的全部有效绿灯时间，即是说会有绿灯时间的耗损，相位有效绿灯信号时间利用率降低造成的问题，从而引入一种全新的单点信号控制配时方法，即双环结构的相位的相序优化方法。综上所述，我国在关于干线协调控制方面已经是进步神速，我国的不少学者在这方面做了大量的研究，得出的研究成果也是非常可观，在前人的脚印下不断改进，不断创新，不断适应现代交通。本文也是基于前人的基础，根据实际情况使用适合的信号协调控制方案，以最大绿波带宽为目标，设计出最佳优化方案，然后用实际干道实际情况进行仿真优化前后对比分析，最终实验得出结论。1.4研究内容1.4.1设计思路绿波协调设计方案有很多种，最常用的一种为定时多时段方案，即在不同的时间段有着不同的配时，而主要时间段分为：早高峰、平峰、晚高峰、低峰，所以定时多时段方案一般4个方案。本文只针对人民西路部分路段的晚高峰进行绿波协调方案设计。设计流程图如图1-1所示图1-1设计流程图1.4.2设计主要内容在城市干道信号协调控制方案设计中，首先就是要进行配时优化方案的计算，然后再用优化的方案结合图解法得出最佳绿波带宽，其步骤如下：确定每个交叉口的相位，根据测得的数据参数按照单点定时控制的配时方法计算出每个交叉口的周期时长并算出各个交叉口的显示绿灯时间及绿信比。确定关键交叉口，周期最大的交叉口即为关键交叉口，其周期即为最佳周期，该研究的路段皆用最佳周期。确定最佳周期后，根据主次道路的流量比，即可计算出关键交叉口协调方向、关键交叉口非协调方向、非关键交叉口协调方向、非关键交叉口非协调方向的显示绿灯时间以及绿信比。得出各路口各相位的绿灯显示时间后，即已得到配时优化的方案，便可结合图解法解出最佳绿波带宽。第二章研究路段现状分析2.1研究路段此次调查选取的路段主干道是人民西路，次干道分别是敬业路、健民路和红山。其中：主路为人民西路路。路口方向东进口直行东进口左转南进口直行南进口左转西进口直行西进口左转北进口直行北进口左转敬业路42224221健民路42324232红山路4222（其中一条为直左）4213（其中一条为直左）特殊说明：红山路：南方向5车道，其中2条直行车道，1条直左车道，1条左转专用道，1条右转车道；北方向5车道，其中1条直行车道，1条直左车道，2条左转专用道，1条右转车道。且每个交叉口的进口皆有一条右转。交叉口简介图如图2-1所示，路段平面图如图2-2所示：图2-1人民西路交叉口简介图图2-2路段平面图该干线协调路线共有3个交叉口，敬业路到健民路约830m，健民路到红山路约830m。路段车道功能图如图2-3至2-5所示：图2-3人民西路与红山路车道功能图图2-4人民西路与健民路车道功能图图2-5人民西路与敬业路车道功能图各交叉原始相位如图2-6至2-8所示：图2-6人民西路-敬业路相位图图2-7人民西路-健民路相位图 图2-8人民西路-红山路相位图2.2交叉口现状问题在现场调查时发现，第二直行车道利用率相比其他直行车道大大降低，并且在高峰时的利用率更是低于平峰时的利用率，根据实地观测发现，储蓄车道长大概为60m，左转车道并不低，并且可以实现掉头功能，所以容易造成储蓄车道过满，排队溢出到第二直行车道，导致直行车辆无法进入车道，只有当左转、掉头车辆没有排队溢出时，才可驶入第二直行车道，所以出现了高峰利用率低于平峰利用率的现象。路段中三个交叉口因相位设计不合理导致存在绿灯时间空放的问题，就调查数据来看，应该将流量大小大小接近的流向，在不冲突的前提下，设置在同一个相位中，避免造成浪费、空放的现象。相位图见图2-6、2-7、2-8第三章配时方案3.1配时计算方法1.最佳周期C=1.5L+51-Y式中：——信号最佳周期，；——组成周期的全部信号相位的最大流量比，或整个交叉口各个相位的总和——周期总损失时间，。总损失时间L=i=1式中：lsi——车辆损失时间，；ri——最大流量比Y=i=1n式中：yi——第个相位的最大流量比；——第条车道实际交通量，；——设计饱和交通量，。有效绿灯时间Ge绿灯显示时间g=G式中：A——黄灯时间，s。绿信比λ=G全红时间r=w+Lv15%式中：——全红信号时长,s,一般可取3s;——从停车线到对向冲突车道之间的距离，;——小汽车平均标准车长，通常取5~6;——15%车速，m/s。黄灯时间A=t+v式中：A——黄灯信号时长，s；t——驾驶员反应时间，s，一般取值1s;——85%车速，或合理的速度限制值。m/s；a——汽车减速度，，一般取3。3.2单点定时控制设计3.2.1交叉口设计相位图对应交叉口设计相位图如图3-1至图3-3所示： 图3-1人民西路-敬业路相位图图3-2人民西路-健民路相位图图3-3人民西路-红山路相位图3.2.2信号配时设计流程信号配时设计流程如图3-4所示：图3-4信号配时设计流程图3.2.3信号配时设计数据1.人民西路-敬业路信号配时设计人们西路-敬业路现状高峰交通量数据及相位损失时间见表3-1、3-2所示：表3-1人民西路-敬业路交通量数据汇总表3-2人民西路-敬业路交通量各相位数据根据表3-1、表3-2，公式（3-1）~（3-6）最佳周期：各相位有效绿灯时间：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：各相位绿灯显示时间：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：各相位绿信比：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：整理得该交叉口各配时参数如表3-3所示：表3-3人民西路-敬业路交叉口配时参数人民西路-健民路信号配时设计人们西路-健民路现状高峰交通量数据及相位损失时间见表3-4、3-5所示：表3-4人民西路-健民路交通量数据汇总表3-5人民西路-健民路交通量各相位数据整理得该交叉口各配时参数如表3-6所示：表3-3人民西路-敬业路交叉口配时参数人民西路-红山路信号配时设计人们西路-红山路现状高峰交通量数据及相位损失时间见表3-7、3-8所示：表3-4人民西路-红山路交通量数据汇总表3-8人民西路-红山路交通量各相位数据整理得该交叉口各配时参数如表3-9所示：表3-3人民西路-敬业路交叉口配时参数3.3信号配时图各交叉口信号配时图如图3-4至图3-6所示：图3-4人民西路-敬业路交叉口信号配时图图3-5人民西路-健民路交叉口信号配时图图3-6人民西路-红山路交叉口信号配时图第四章绿波设计4.1绿波设计原则“绿波带”指的是在指定交通线路上，当规定好路段的车速后，要求信号控制机根据路段距离，调整该车流所经过的各个路口的信号灯周期、相位差和绿信比，使各路口信号灯协调，以确保该车流到达每个路口时，正好遇到绿灯。绿波带的设计是和实际交通状况、交通管理方式和道路条件是密切相关的。干道绿波设计的信号配时需要考虑以下因素：（1）交叉口间距的长度要适合且要均匀；（2）街道及交叉口的整体布局：设计绿波干线的的宽度，各进口道宽度，交叉口进出口间的间距及进口道车道数等。（3）交通量：在干道绿波协调控制当中，要达到良好的控制效果，就是希望交通流量维持在恒定值范围内，这样在绿波带内通过的车辆数才是最优的。（4）交通管理规则：如限速、限制转弯、是否限制停车等。（5）车速：设计绿波带通过速度应接近于干道的允许车速，保证车辆在绿波带时间内通过各信号交叉口。4.2绿波设计流程1.需各单点定时控制所需的全部数据，见表3-1--表3-9；2.确定公共周期确定干线协调的系统公共周期。也就是各个交叉口最佳信号周期的最大值，即：（4-1）式中：——表示交叉口i的周期时长，s。3.确定各交叉口绿灯时长首先计算该干线三个交叉口的公共周期时间长，然后计算干线每个交叉口的绿灯时长，并给绿灯时间进行分配。首先计算该线路中关键交叉口协调相位的最短绿灯时长，根据等流量比分配原则分配关键交叉口非关键相位的绿灯时长；接着是计算非关键交叉口非协调相位最短绿灯时长，将剩余绿灯时长根据等流量比分配原则分配给非关键交叉口的协调相位。（1）关键交叉口协调相位的最短有效绿灯时间长可由式（4-2）确定：（4-2）式中：——关键交叉口i协调相位的最短有效绿灯时长，s；——线控协调系统的公共周期，s；——协调相位的流量比。非关键交叉口非协调相位最短有效绿灯时长可以由式（4-3）确定： （4-3）式中：——第i个交叉口的非协调相位的最短绿灯时长，s，——交叉口i的非协调相位关键车流量；——非协调相位的车道饱和流量；——非协调相位的饱和车头时距；——表示非关键交叉口非协调相位饱和度实用值，一般取0.9。在确定各个交叉口的非协调相位最短有效绿灯时长后，将周期中所剩余的绿灯时长计算出对应交叉口的协调相位的绿灯时长，方便得出绿波带的最大带宽。各交叉口协调相位绿灯：（4-4）4.3绿波控制方案设计双向协调绿波控制系统相邻信号的时差的方法有多种多样，如蚁群模型算法、遗传算法、模糊控制算法、粒子群算法等，其中有很多是以图解法和数解法这两种实用的算法为基础，根据不同的情况改进得来。下面采用图解法进行设计。C1：敬业路C2：健民路C3：红山路确定关键交叉口协调相位的最小绿灯时间：根据以上的计算结果，可知人民西路—敬业路交叉口的信号周期最长，根据定时式线控制系统的配时设计方法的要求，选人民西路—敬业路交叉口为关键交叉口，该交叉口的信号周期为线控系统的系统周期,则系统周期为175s。在线控制情况下，各交叉口的周期时长与系统周期时长相等。4.3.1人民西路与敬业路交叉口协调配时方案（1）确定关键交叉口协调相位的有效绿灯时间:（2）非协调相位最小有效绿灯时间：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（3）确定关键交叉口各个相位的绿灯显示时间：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（4）干线协调后交叉口信号配时图图4-3-1人民西路与敬业路交叉口协调后信号配时图4.3.2人民西路与健民路交叉口协调配时方案（1）确定非关键交叉口协调相位的有效绿灯时间:（2）非协调相位最小有效绿灯时间：第二相位：第三相位：第四相位：（3）确定非关键交叉口各个相位的绿灯显示时间：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（4）干线协调后交叉口信号配时图 图4-3-2人民西路与健民路交叉口协调后信号配时图4.3.3人民西路与红山路交叉口协调配时方案（1）确定非关键交叉口协调相位的有效绿灯时间:（2）非协调相位最小有效绿灯时间：第二相位：第三相位：第四相位：（3）确定非关键交叉口各个相位的绿灯显示时间：第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（4）干线协调后交叉口信号配时图图4-3-3人民西路与红山路交叉口协调后信号配时图4.4图解法计算相位差由调查知，敬业路交叉口与健民路交叉口间距约为830m，健民路交叉口与红山路交叉口间距约为830m。西向东平均行驶车速平均85%位车速为43.56km/h（12.1m/s）,由图解法分析得出相应的信号相位差，最后对应数据解析出最佳的绿灯信号带宽度。(1)绘制时间—距离图，如图4-1所示，纵坐标为交叉口间距，单位m，横坐标为时间，单位s。(2)从O点，引一条速度为43.56km/h通过带速速度的斜线，这条斜线与B交叉口的时间线交于H，H作垂线至A线上，该点离A线上的1点较接近。从1点引垂线至B线作为第二交叉口的起始绿灯时间，画出相应的绿灯、红灯时间。(3)连接A、B时间线上的绿灯起始时间并延长至C线与点G,作垂线至A线，于2点作垂线至C线，作为C线上的红灯起始时间，也即为绿灯结束时间，画出相应的绿灯、红灯时间。(4)绘制出双向绿波带(5)调整各个交叉口协调相位的的绿灯起始时间，以此达到双向绿波带宽最大，及计算出各个方向的带速。最终计算出：相位差：以敬业路为零点路口，以敬业路东西直行为相位差零点，健民路相位差96，红山路相位差3表4-1带速带宽表方向带速（km/h）带宽（s）东向西4621西向东4621图4-4-1时距图第五章仿真验证与结果5.1仿真过程Vissim是交通仿真软件领域的巨头，也是最普遍使用的交通微观仿真软件，它可以简单直接的模仿不同交通条件下的交通运行状况，如车道设置、控制信号、车辆构成、公交车站等，它可以针对交通工程设计和道路规划方案做出评判。本次仿真验证将使用vissim4.3，该版本可建立较大规模的路网，方便仿真与比较。下面是仿真过程的步骤：（1）根据人民西路交敬业路、健民路以及红山路实际道路参数建立路网模型。根据实际交通情况输入交通流量，设置车辆构成、车速分布，如图5-1至5-4。图5-1人民西路路网模型图5-2人民西路-敬业路路网模型图3-3人民西路-健民路路网模型图3-4人民西路-红山路路网模型（2）按照实际车道功能设置各交叉口的路径决策如图5-5、图5-6图5-5健民路路径选择图5-6全部进口的路径选择设置图（3）设置各路口信号灯，根据优化方案设置三个路口信号组各四组信号灯，如图5-7图5-7信号灯设置图（4）路网设置检测器，检测行程时间、排队长度、延误，以这三个指标作为本次优化效果的评判依据。（5）运行仿真。对优化前后的行程时间、排队长度、延误这三个指标做对比。图5-8仿真过程5.2仿真效果分析Vissim仿真结束以后会输出一系列路网检测器的检测结果的评价文件，整理评价文件结果根据行程时间检测器得出的评价文件整理得如表5-2-1：表5-2-1行程时间表根据排队长度检测器得出评价文件整理得如表5-2-2：表5-2-2排队长度表根据延误时间检测器得出评价文件整理得如表5-2-3：表5-2-3延误时间表为了更直观的对比优化前后的行程时间、排队长度、延误时间的效果，整理表格得出统计图5-9、5-10、5-11：图5-9行程时间统计图图5-10平均排队长度统计图图5-11平均延误统计图分析结果可知，对干线信号协调控制可以有效降低拥堵，提高通行效率。从单个交叉口比较，优化前后的对比效果明显优于现状；从整体运行情况分析协调效果，平均行程时间较现状减少了平均23.8%，优化后的排队长度、平均延误皆低于优化前。主干道良好的通行情况同时会促进周边道路良性运行，降低出行成本，减少环境污染。5.3本章小结本章主要对协调控制进行介绍，以更低的行程时间、排队长度、延误为目的，使用信号协调控制方法。以人民西路为例子，使用本方法设计人民西路干线信号协调控制方案，并使用微观仿真软件Vissim建立模型，对本方法的可行性进行验证分析。第六章结论与展望6.1结论随着国家经济的发展、科技的进步，国家人民生活水平不断的提高，人均车辆占比也不断的提高，伴随而来的是各种交通问题的持续增加，如交通堵塞严重、交通事故频繁、车辆造成的空气污染、噪声污染、光照污染等，严重影响了道路附近居民的生活质量，降低了人民的幸福度，对解决交通问题已经是国家首先要解决的问题之一，交通信号研究也就成了解决交通问题的关键之一，一个兼容性强且有效的交通信号控制方案能够大大的为交通问题减少一些压力。真实的交通本身带有非常大的不确定因素以及很多不可抗拒的外界因素，如驾驶员的性格、驾驶员的心情、恶劣的天气气候、道路自身的磨损情况，都会对交通仿真带来的影响。传统的数学模型是不能精确有效的对交通系统进行模拟控制的。本文以车辆平均行驶时间、车辆平均排队时间、车辆平均延误关键指标，为减少它们为目标，分析交叉口以及干线协调控制方案。6.2展望虽然本文对城市干道信号协调控制方法做出一些研究，并得出一些结论，如果研究只有此的话是不能缓解交通问题所带来的压力的，拥有多种不同的信号协调控制方案，可针对各种复杂的、动态多变的干道是现在研究的重点之一。交通本身过于随机，人工采集交通数据由于自身情况会扩大误差，智能采集交通数据是现在重要的研究方向，它可减少大多数的人工误差。同样因为交通量本身过于随机，并不能得到一个准确的数值，各种交通量都是动态变化的，找到能更准确、更能代表当前交通状况的交通量数据输入系统办法也是极为重要。要建立一个兼容性非常强大且学习能力非常强的算法系统，可针对复杂路段也能得出最佳组合方案，可自动根据当前路段状况的变化，改变适合该状况的最佳方案。 参考文献[1]李克平.城市道路交通信号控制中的绿灯时间间隔时间问题[J].城市问题，2010.8（5）：73-77.[2]李瑞敏，章立辉.城市交通信号控制[M].北京：清华大学出版社，2015[3]李元，余立建，张乐.城市交通干线协调控制[J]。交通科技与经济，2014，16（3）：25-29.[4]陈龙，蔡红兵，王福建.中小城市干道线控系统交通改善效果分析[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2006.02，30（1）：21-24.[5]郭宏玉，高媛，姚树森.城市道路交叉口交通信号配时优化研究[J]。汽车实用技术，2016（9）：3-5.[6]宋现敏.城市交叉口信号协调控制方法研究[D].吉林大学，2008.[7]曹娟娟.城市干道交通信号协调优化控制研究[D].长沙理工大学，2012.[8]王东.基于遗传算法的城市干线交通信号协调控制研究[D].长安大学，2010.[9]叶宝林.城市路网交通信号协调控制理论与方法研究[D].浙江大学，2015.[10]王殿海，杨希锐，宋现敏.交通信号干线协调控制经典数值计算法的改进[J]。吉林大学学报（工），2011，41（1）：29-34.[11]杨锦冬，杨东援.城市信号控制交叉口信号周期时长优化模型[J].同济大学学报，2001.07，29（7）：789-794.[12]李警繁.城市道路典型交叉口交通信号配时优化——以武汉市洪山区雄楚大道与静安路交叉口为例[J].武汉交通职业学院学报，2012（2）：78-82.[13]肖秀春.干道协调下公交信号优先方法研究[D].华南理工大学，2012.[14]温璐茜，胡永举，周静.干线交叉口信号灯线控系统配时设计实例分析[J].交通科技与经济，2011，13（5）：85-88.[15]树爱兵，苑蕾，赵永进.城市交通信号干线协调控制系统研究[J].中国交通信息产业.[16]李群祖，夏清国，巴明春，潘万鹏.城市交通信号控制系统现状与发展[J].科学技术与工程，2009，9（24）：7436-7442.[17]徐世洪.道路交通干线的信号协调控制技术研究[D].重庆：重庆大学硕士学位论文，2011[18]李洪波.城市道路平面交叉口综合分析研究[J].山西建筑，2010，36（22):282-284.[19]PappisCP，MamdaniEH.AFuzzyLogicControllerforaTrafficJunction[J].IEEETrans.onSystem，Man，andCybernetics，SMC-7，（10）.1977：707-717.[20]FavillaJ,MaehionA,GomideF.Fuzzytrafficcontrol:adaptivestrategies,ProceedingsoftheSecondIEEEInternationalConferenceonFuzzySystems.SanFrancisco:1993,506-511.

致谢大学四年时光如白驹过隙，转眼间就即将本科毕业了。在学校的四年里我收获了一群志同道合的同学朋友，得到了众多学富五车、才华横溢的老师们细心的培养，使我在思想上、学习上和生活中都获得了较大的提升，这无疑与学校良好的学习氛围、雄厚的师资力量是息息相关、密不可分的。在论文的写作过程中，我的导师吴小丹老师为我花费了不少心思，从选题定题到开题报告再到初稿终稿，这个过程中老师认真负责、严格把关、细心教导、循循善诱，经历了五个月的时间，最终完成了毕业论文。如果没有老师的辛勤劳作，我的毕业论文也不会顺利完成，在此我十分感谢我的导师吴小丹老师。大学四年和这次写论文的经历我受益匪浅，也将永生难忘，而我的新生活也将从此启航，在未来的日子里我将继续学习，活用学识。最后再次感谢我的老师们、家人们、同学朋友们，在你们的帮助和支持下我顺利完成了毕业论文！

附录AreviewofresearchoncoordinatedcontrolmethodsofurbantrunklinesTanJing;PengBo;TuRui;CaiXiaoyu1.TheintroductionAsthemainarteryoftheurbantransportationsystem,urbantrunklinesbearalargenumberoftraffictripsinthecity.Therefore,itisoneoftheeffectivewaystoslowdowntheurbantrafficcongestionandavoidtheurbantrafficparalysistoensuretheunblockedurbantrunklines.Theoperationstatusofurbantrunklinetrafficisnotonlycloselyrelatedtothecharacteristicsofmultipleoverpassesandopenings,butalsocloselyrelatedtothetrafficstatusoftheaffectedareasoftrunkline(includingconnectingroads,rampsandadjacentareas).Therefore,takingtrunklinesastheobjectofcoordinatedcontrolisanimportantmeasuretoensurethesmoothnessofurbantrunklines.Accordingtotheresearchideaoftrunklinecoordinatedcontrol,thispapersummarizesthemechanismoftrunklinetrafficcongestionandthemethodsofurbantrunklinecontrol,andintroducesthemethodsandmodelsofurbantrunklinecoordinatedcontrolfromthreeaspectsoftimingcoordinatedcontrol,inductioncoordinatedcontrolandadaptivecoordinatedcontrol.StudyonthemechanismofurbantrunktrafficcongestionAtpresent,alargenumberofscholarsstudythemechanismoftrafficcongestionfromqualitativeandquantitativeaspects.Intermsofqualitativeanalysis,zhangjianli(2005),gaopeng(2011),heshulin(2012),luhuapu(2014)etal.proposedthattheessenceoftrafficcongestionistheimbalancebetweentrafficsupplyanddemand,andputforwardthemethodstocorrectlyhandletheurbanroadtrafficsupplyanddemandfrommultipleaspectsforthereferenceofurbanmanagers.Intermsofquantity,basedonthetrafficflowtheory,variousmodelsareestablishedtostudythelawofthegenerationanddissipationoftrafficcongestion.NamDH(1998)studiedtheexpresswaytrafficflowundercrowdedconditionsbasedonthevehicleconservationlaw,andstudieditsqueuinganddissipationmechanisms.Heshuyan(2008)analyzedthetemporalandspatialevolutionoftrafficflowinfourstates:freeflow,high-speedsynchronousflow,low-speedsynchronousflowandcongestion.Zhanglun(2014)introducedthesurvivalanalysismethodtoanalyzethespatialandtemporaldistributioncharacteristicsofthedurationofcongestion.Liyuxuan(2018)proposedatrafficcongestionidentificationmethodforurbanexpresswaybasedonsupportvectormachine(SVW)separatoronthebasisofthetrafficstatusclassificationmethodbasedontrafficflowandtrafficdensityintwo-dimensionalspace.Theresearchonthemechanismoftrunklinecongestionhasthefollowingdeficiencies:1)thecountermeasuresgiveninthequalitativeresearchneedthecoordinationofmultiplemanagementdepartmentsinthecity,sothesupplycannotbeincreased.2)thecongestionmechanismmodelstudiedinquantitativetermsiscomplexandlacksapplicationmechanism.StudyonurbantrunklinecontrolmethodTrafficcontrolintrunklinesistocombinevehicles,roadsanduserscloselytoformatimely,accurateandefficienttrafficcontrolmethod.Therefore,reasonableandeffectivetrafficcontrolisoneofthemostdirectandeffectivemethodstosolvetrafficcongestion.Theurbanmainroadcontrolmethodsmainlyincluderampcontrol,mainlinecontrolandcoordinatedcontrol.rampcontrolon-rampcontrolStudiesabroadshowthattheon-rampcontrolisthemostwidelyusedandeffectivemethodtorelievethetrafficcongestion.Thecontrolmethodsofsinglepointon-rampcanbedividedintothreecategories:timingcontrolbelongstostaticcontrol,whichisasimple,stableandeffectivecontrolmethod,butitcannotadapttothereal-timechangeoftrafficflow;Demand-capacitymargincontrolbelongstodynamicfeedforwardcontrol,whichissimpleandeasytoimplement.However,itisimpossibletojudgethetrafficstatusofthemainline,anditisimpossibletoachievepost-feedback.Alineaisoneofthelinearstatecontrolmethods.Itcaneffectivelypreventcongestion,anditsprincipleissimpleandeasytorealize.However,becausethereisnopredictionmechanism,itisnotidealindealingwithtrafficemergencies.off-rampcontrolOff-rampcontrolfouristoevacuatetheoff-rampvehiclestotheoff-ramponthepremiseofensuringthemaximumbenefitsofthemainlineandtheassociatedroad.Theoff-rampisusuallydividedintotwomethods.Oneistoadjustthevehiclesleavingthemainline,whichcanrelievethetrafficcongestionontheconnectingroadtosomeextent.However,whenthequeueextendstothemainline,thetrafficoperationofthemainlinewillbeaffected.Thesecondistocloseofftheoff-ramp,whichcanreducethetrafficsafetyproblemscausedbyinterleavingvehicles,butcanincreasethedetourdistanceanddrivingtime.mainlinecontrolThemainlinecontrolistocontroltheupstreamtrafficwavepropagationspeedintheinterleavedareabymeansofspeedlimitandinductiononthebasisofjudgingthetrafficstatusintheinterleavedarea,soastoensuretheuniformandstablestatusofthemainlinetrafficflow.Thespecificcontrolmethodsareusuallydividedintothreecategories.Thefirstisvariablespeedlimit,whichcanachievetheoptimalcoordinationoftrafficvolume,densityandspeedbylimitingthespeedofvehicles.Thesecondisintelligenceinduction,toguidethevehicleasfaraspossibletothealternativepath;Third,laneclosure.Laneclosureiscommonlyusedinlanecongestionandtunnelcontroltoreducetrafficdemand,butitwillhaveanegativeimpactonthesurroundingroads.3.3coordinationandcontroloftrunklinesThemainroadiscloselyconnectedwiththeadjacentintersections,soitisreasonabletomanagethemainroadandtheadjacentintersectionsasawholesystem.Themethodsoftrunkroadcoordinationcontrolincludetimingcoordinationcontrol,inductioncoordinationcontrolandadaptivecoordinationcontrol.3.3.1timingcoordinationandcontroloftrunklinesIngeneral,therearetwodesignideasforcoordinatedtimingcontroloftrunklines:oneistomaximizethebandwidthof"greenwave"oftrunklines;Second,thetrunklinetrafficperformanceindexoptimization.(1)maximumgreenbandmethodTherearetwokindsofdesignschemesbasedonthemaximizationof"greenwave":theconstantbandwidthgreenwaveandthevariablebandwidthgreenwave.Intermsofconstantbandwidthandgreenwave,Chenuetal.(2006)establishedtheparallelalgorithmoftrunklinecoordinationbasedonthevirtualmodelofgametheory,andobtainedthegreenwavecoordinationcontrolschemethroughrepeatedadjustmentcalculation.Wangdianhaietal.(2011)pointedouttheshortcomingsoftheclassicalnumericalalgorithmforcoordinatedcontroloftrunklines,andproposedamodifiedcalculationmethodforthewidthofgreenwaveband,thecalculationmethodforthephasedifferenceofintersectionsignals,andthematchingmethodfortheactualintersectionandtheidealintersection.BasedontheMAXBANDmodel,Gartneretal.(1990)consideredtheimpactofleft-turntrafficflowandqueueemptyingtimeonthegreenwaveofvariablebandwidth,andproposedthemulti-bandmodelofcoordinatedcontrolofmulti-channelgreenwaveofvariablebandwidth.Tianetal.(2007),tangkeshuangum(2013)andLinfeng(2014)proposedanimprovedMULTIBANDtrunkcoordinatedcontrolmodel.Longkejunetal.(2018)consideredthetwo-waycommunicationofvehicle-signalcontrolsystem,andbasedonthetwo-waygreenwavebandwidthmodel,tookthevehicleguidancespeedandthephasedifferenceofgreenwaveasthecontrolvariablestoestablishanoptimizedmodelofintegratedspeedguidanceandgreenwave.Thefataldefectoftheconstantbandwidthgreenwavemodelisthatitisunabletodynamicallyadjustthewidthofthegreenwavebandtomeetthechangeofreal-timetrafficdemand,whichmayleadtotheimbalancebetweensupplyanddemand.ThecoremodeloftheMULTIBANDcontrolmethodanditsoptimizationalgorithmisthesameastheMAXBANDcontrolmethod,bothofwhicharemixedintegerlinearprogrammingalgorithm(MILP).Thevariablebandwidthmodelcannotonlychangethewidthofgreenwave,butalsoallocatebandwidthtothetwo-directiontraffic.However,thecomputationistoolargetobesolvedquickly.(2)optimaltrafficperformanceindexmethodTheoptimaltrafficperformanceindexmethodistoestablishtherelationshipbetweensingleormultipleindicators,suchasvehicledelaytimeandtraveltime,andthesignalparametersintheactualroadnetwork,soastofindtheoptimalsignaltimingundertheoptimalofoneormoreindicators.J.a.illeroftheroadresearchinstituteinBritainwasthefirsttostudytherelationshipbetweenphasedifferenceanddelay.Afterthat,changyuntaoetal.(2003),yuanzhanetal.(2015)andqudayi(2018)constructedacoordinatedcontrolmethodofphasedifferencewiththegoalofminimizingdelayonthisbasis.Maincontrolsystemtheoptimalcontrolstrategytoconsiderindicatorsaregenerallythroughthelargesttrafficvolumeandtotalminimumtrafficdelays,on-rampqueueminimum,theminimumtotaltraveltime,drivingspeed,thelargestZhangJiansong(2003),xiao-fangYang(2005),xue-wenChen(2008)bycomparingthefiveindicatorssuchasscholars,withminimumtotaltraveltimeasthecontroltarget;Wangtingting(2009)proposedtosetupacoordinatedcontrolmethodoframpwiththecontroltargetofthemaximumproductofflowandspeed,andtheresearchshowedthattheservicelevelandserviceflowofexpresswaycouldbeimproved.Theselectionofoptimalcontrolindexisthecoreofthismethod.Timingcontrolisapplicabletotheintersectionwherethetrafficvolumechangesregularly.Itisacommonlyusedcontrolmethodthatthemulti-timetimingcontrolcanadapttotheregularchangesofdifferenttrafficflowswithinaday.3.3.2inductioncoordinationandcontroloftrunklinesBasedontheanalysisoftimingcontrolandsinglepointinductioncontrol,theadvantagesofintegratedcoordinationcontrolandinductioncontrolareproposed.Inductioncontrolmeansthatdetectorsareinstalledattheentranceoftheintersection,andthephaseischangedwhenthedetectorfailstodetectthearrivalofvehiclesoraccumulativelyreachesthemaximumgreentimeofthisphase.Fullinductioncontrolstudieshavefocusedonphasesequenceoptimizationfunctionoffullinductioncontrol(songmin,2009),whichhasthefunctionof"seize"a"to"theinductioncontrol(whywins,2011),basedonthefuzzycontrolandtheeffectiveutilizationrateofgreenwhentheinductioncontrol(zhanglei,2012),andbasedontheanalytichierarchyprocess(ahp)offullinductioncontrol(GuHongru,2016),etc.Theinductioncoordinatedcontrolissuitableforthevehicletoarriveatthetrafficflowwithhighrandomness.Thismethodcanreducetheparkingtimeorstoppingtimesasmuchaspossibleandimprovethetrafficefficiency.Thecompositecontrolmethodcombinesinductioncontrolwithtimingcontroltomakethebestoftheadvantagesandavoidthedisadvantages,andeffectivelymeetvarioustrafficconditions,whichwillbeoneofthemainresearchdirectionsofinductioncontrolinthefuture.3.3.3adaptivecoordinatedcontroloftrunklinesAdaptivecontrolmeansthatthesignaltimingschemecanbeadjustedinrealtimeaccordingtothestatechangeofthetrafficsystemtoadapttothenewenvironmenttoensuretheoptimalcontroleffect.Theresearchonadaptivecoordinatedcontroloftrunklinesisinthedevelopmentstage.TypicaladaptivecontrolsystemsincludeSCATS,SCOOT,RHODEandothertrafficcontrolsystems.SCATSsystem,whichisakindofreal-timeschemeselectionadaptivesystem,introducestheconceptofsub-region,andselectsthephasedifferencewithinthesub-regionandsub-regionrespectivelytoobtainbetterlinearcoordinatedcontrol.However,itdoesnotusethetrafficmodel,andisonlyareal-timeschemeselectionsystem,whichlimitsthedegreeofschemeoptimization.SCOOTsystemis"onlineTRANSYTsystem".Whenconsideringthequeuelengthandcongestioncoefficienttooptimizethephasedifferenceofeachintersection,theoptimizationofitsgreensignalratiodependsontheestimationofsaturationandthesignalphasecannotbechangedindependently.TheRHODEsystemissuitableforsemi-crowdedtrafficnetwork.ThesystemproposesRealbandalgorithm,whichintegratestheadvantagesoftheminimumdelaymodelandthemaximumbandwidthmodel,andfullyconsidersthecontinuityofthevehiclesindifferentdirectionstogeneratethegreenwavebeltonline,soastoachievetheoptimalperformanceofthesystem.Theexistingresearchshowsthat:(1)rampcontrolhasbeenwidelyusedinforeigncountries,andhasachievedgoodsocialandeconomicbenefits.Atpresent,however,mostoftheresearchesarecarriedoutinChina,andonlyafewareapplied.Itisunfairtosacrificethebenefitsoframpandgroundauxiliaryroad,anddoesnotconsidertheoptimizationoftheoverallbenefitsofthetrunklinesystem.(2)thecoordinatedcontrolofthetrunklinewillbetheramp,themainlineoftheexpressway,thesurfaceoftheauxiliaryroadjunction,suchascomprehensiv