基本信息
- 项目名称：
- 智能交通信号控制系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在对交通流分布规律研究的基础上，提出了交通信号智能实时控制的模型，给出了高效易行的交通信号配时方案，提高交通疏散速率，减小环境污染。
- 详细介绍：
- 本文研究了城市交通流分布规律，对城市道路交通提出一种简便且易于实现的交通信号灯实时控制模型。根据来往车辆的实际情况，对交通信号灯进行实时控制，以尽快疏散车流量。首先，用泊松分布来模拟城市交通流分布规律，得出一种实时产生交通流序列的方案。突破此类问题用排队论解决的传统思维，我们提出一种简单实用的算法。以单位时间内车辆最少的总等待时间为目标，对分配给各个相位的绿灯时间进行规划，在每个周期开始时实时给出合理的配时方案。通过编写程序进行仿真和比较，我们验证了智能模型相对于传统控制模型的诸多优点。在此基础上，论文比较分析了在信号灯周期固定与不固定的情况下单交叉路口点控制的实时信号配时方案的优劣，指出周期不固定时模型更加灵活的优点，并阐述了周期固定时，实现交通信号实时控制的线控制模型的可行性。此模型较好的解决了城市道路交通信号的实时控制问题，给实际应用中的交通信号灯设计提出了具有可操作性的建议。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：建立智能交通信号实时控制模型，根据实际车流量得到优化的配时方案，对信号灯进行实时控制，从而更有效地疏散车流量，缓解交通拥挤的状况。 基本思路：1.结合实际观测数据，用泊松分布模拟交通流分布规律，得出实时产生交通流序列的方案； 2.对比传统交通信号控制，建立周期固定和非固定智能信号控制模型，对其性能进行仿真和比较； 3.模型评价及改进，并对交通信号灯的设计提出实用性的建议。
科学性、先进性及独特之处
- 1.根据实际车流量，构造交通信号智能实时控制模型，大大提高了车流量疏散效率。 2.计算机模拟验证了模型的先进性，对交通信号控制科学性强。 3.对硬件要求简单，只需用地感线测出驶过的车辆数，实用性强。 4.数据求解的算法高效，实时性很强，能够根据最新数据，快速给出合理的配时方案。 5.基于周期固定和不固定的智能模型的优缺点，根据实际情况，将两种模式结合使用，进一步优化配时方案。
应用价值和现实意义
- 城市道路交通信号控制是城市交通管理中的基本问题。作品利用简单易行的设备，获得交通路口实际车流量的情况；建立了实用的智能交通信号控制模型，采用搜索算法，迅速给出最优的配时方案，一定程度上较好的解决了如何合理控制交通信号灯配时的现实问题，从而可以加快交叉口出车流量的疏散速率，改善城市交通拥堵情况，并减小汽车等待中排放的尾气对环境的污染。
学术论文摘要
- 本文研究了城市交通流分布规律，对城市道路交通提出一种简便且易于实现的交通信号灯实时控制模型。根据来往车辆的实际情况，对交通信号灯进行实时控制，以尽快疏散车流量。首先，用泊松分布来模拟城市交通流分布规律，得出一种实时产生交通流序列的方案。突破此类问题用排队论解决的传统思维，我们提出一种简单实用的算法。以单位时间内车辆最少的总等待时间为目标，对分配给各个相位的绿灯时间进行规划，在每个周期开始时实时给出合理的配时方案。通过编写程序进行仿真和比较，我们验证了智能模型相对于传统控制模型的诸多优点。在此基础上，论文比较分析了在信号灯周期固定与不固定的情况下单交叉路口点控制的实时信号配时方案的优劣，指出周期不固定时模型更加灵活的优点，并阐述了周期固定时，实现交通信号实时控制的线控制模型的可行性。此模型较好的解决了城市道路交通信号的实时控制问题，给实际应用中的交通信号灯设计提出了具有可操作性的建议。
获奖情况
- 2009年6月 第十届“挑战杯”四川省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖 2009年4月 “挑战杯”本校2008年学生课外学术科技作品竞赛一等奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1. 毛用才，胡奇英. 随机过程. 西安：西安电子科技大学出版 社，1998年. 第40页. 2 .姜启源.数学模型.北京，高等教育出版社,第三版. 3.苏金明.MATLAB实用教程.北京，电子工业出版社，2005. 4.谢金星.优化建模与LINDO/LINGO软件.北京，清华大学出版 社，2005. 5.马莹莹等.《Journal of Highway and Transportation Research and Development》,Vol.24,No.7,Jul.2007.同济大学出版社. 6.葛艳新等.《Hebei Transportation Science and Technology》,Vol.5,No.2,Jun.2008.长安大学公路学院. 7.弓福、李洋.《Heilongjiang Transportation Science》, No.10,2004.东北林业大学出版社. 8.金稳. 多相位智能交通控制器的研究[D]. 浙江大学, 2007 9.余田,刘建伟,曹泉,向怀坤. 基于单线圈的车速检测算法研究[J]. 交通与计算机, 2006,(06)
同类课题研究水平概述
- 该课题目前为国内外公路交通研究的一个热点，国外采用先进的交通信号控制系统，通过研制的交通模型和软件确定配时方案，实现了整个交通路网的配时优化和智能控制，例如英国D.I Robertson等人研制出了TRANSYT交通网络研究方法，是很成功的静态智能控制系统，但存在计算量大、难获取整体最优配时方案等缺点；英国道路研究所研究的SCOOT系统能够实时控制，避免了信号参数突变给路网上车辆带来的损失，但不能自动增减、改变相位和相序，且现场安装调试相当繁琐；澳大利亚的A.G.Sims设计了SCAT系统，采用了先进的计算机网络技术，但存在选择相位差方案时，无车流实时信息反馈，可靠性低等问题。 目前，国内也针对集交叉口信号灯控制和干线控制于一体的混合型交通进行研究，建立了第一个自主研发的控制系统，南京城市交通控制系统(NUTCS)，采用分布式递阶控制结构进行智能控制，但也表现出车流间相互影响大、控制模式尚不完善、未充分考虑通行能力等不足。 国外的交通控制方法很多参数不符合我国实际交通情况或不能满足某一特定方向的应用，而国内的控制系统尚存在实时控制性和优化效果不是很好、成本较高等问题，如何结合我国国情设计低成本、高效率的智能控制系统仍是存在的问题和难点。
