智慧城市道路交叉口的信号控制

本书为2014年国家自然科学基金面上项目（61473146）"突发事件下城市道路交叉口群的建模与量子自适应控制"的最新研宄成果。本书主要介绍了城市道路单交叉口、干道、交叉口群的建模及信号控制方法。第1章作为绪论简单介绍了智慧城市道路交叉口信号控制的发展概况；第2、3、4、9章研究了城市道路单交叉口的模糊控制、蚊群算法、多目标优化等信号控制方法；第5、6、10章针对城市干道研宄了基于效率指标和Petri网的自适应控制方法；第7、8、12章讨论了路网中限制溢流、滞留排队的自适应控制及评估方法；第11、13章针对道路交叉口群介绍了区域划分及关联度计算的信号控制方法；第14章研宄了城市道路中的路径协调控制。本书可供高等院校从事道路交通控制系统等相关领域理论研究的教师与研宄生阅读；亦可供各研宄所与企业从事交通信号控制相关类工程实践的各专业技术人员，以及对交通控制感兴趣的读者参考。

陈复扬，江苏扬州人，工学博士，教授，博士生导师。现为南京航空航天大学自动化学院党委委员、自动控制系教工党支部书记，长期从事自适应控制、故障诊断与容错控制、自修复控制、自愈合控制、飞行控制、物联网与控制技术、量子信息与控制理论、高铁信息控制系统的故障诊断、道路交通管理控制等方面的科学研究。现为中国兵工学会自动控制专业委员会委员、江苏省暨南京市航空航天学会自动控制专业委员会委员。近年来主持国家自然科学基金面上项目2项、航空科学基金1项；获中国航空学会科学技术奖1项、出版专著3部、以第1作者发表学术论文60余篇(SCI收录30篇)、申请发明专利20项。长期从事《自动控制原理》《自适应控制》《自适应控制与歌唱艺术》课程教学，主持校级教改项目6项、获江苏省教学成果二等奖1项、主编出版教材6部、发表教改论文10篇。

第1章绪论
1.1智慧城市下道路交叉口群的研究背景
1.2国内外研究现状
1.3最新研究成果
第2章基于模糊控制的单交叉口信号配时控制
2.1引言
2.2单交叉口的模糊控制
2.2.1模糊控制理论概述
2.2.2单交叉口的两级模糊控制
2.3基于两级模糊控制的单交叉口信号控制
2.3.1模糊控制器设计
2.3.2模糊控制器研究
2.4具有公交优先的单交叉口信号模糊控制
2.4.1模糊控制器设计
2.4.2模糊控制器仿真
第3章基于蚁群算法的单点公交优先信号控制
3.1信号配时参数优化算法
3.1.1Webster算法
3.1.2蚁群算法
3.2基于蚁群算法的单交叉口公交优先信号配时优化
3.2.1基本参数选取
3.2.2公交优先信号配时多目标优化模型的建立
3.2.3公交优先信号配时多目标优化模型的仿真
第4章同时考虑行人效益和车辆效益的单点信号控制
4.1行人交通
4.1.1行人交通设施
4.1.2行人过街心理特征及影响因素
4.2同时考虑行人效益和车辆效益的多目标优化模型
4.2.1多目标的参数选取
4.2.2信号配时多目标优化模型的建立
4.2.3信号配时多目标优化模型的求解
4.3同时考虑行人效益和车辆效益的多目标优化模型仿真
第5章基于效率指标的干道交叉口信号寻优
5.1引言
5.2改进的干道信号优化的效率指标
5.2.1干道交叉口的延误模型的建立
5.2.2干道交叉口综合效率指标的获取
5.3基于爬山法的交叉口信号寻优
5.3.1爬山法寻优
5.3.2信号寻优仿真
第6章基于Petri网的干道交叉口信号自适应控制
6.1引言
6.2干道交叉口Petri网建模
6.2.1带有token变迁和监督弧的Petri网
6.2.2干道交叉口Petri网模型
6.3基于Petri网的模型参考自适应控制
6.3.1控制器设计
6.3.2仿真分析
第7章路网中限制溢流的信号自适应控制
7.1引言
7.2基于面向对象Petri网的区域交叉口建模
7.3防止溢流的区域交叉口自适应控制
7.3.1控制设计
7.3.2仿真分析
第8章基于滞留排队的过饱和状态评估方法设计
8.1引言
8.2过饱和状态下的交通现象
8.2.1延误时间增多
8.2.2滞留排队的形成
8.2.3绿灯时间利用率的提升
8.3基于滞留排队的过饱和状态评估
8.3.1滞留排队模型的构建
8.3.2结合严重性指标的过饱和程度评估
8.4基于滞留排队的过饱和状态评估方法仿真
第9章基于多目标优化的单交叉口信号控制
9.1引言
9.2过饱和状态下单交叉口的多目标控制模型
9.2.1单交叉口物理模型
9.2.2效率评价指标函数
9.2.3综合多目标控制模型
9.3多目标控制模型优化求解
9.3.1遗传算法
9.3.2遗传算法的改进
9.4基于多目标优化的单交叉口信号控制仿真
9.4.1仿真确定MGA中选择操作的参数值
9.4.2MGA和GA寻优能力的对比仿真
9.4.3三种信号控制策略下过饱和单交叉口的信号配时效果对比
第10章基于自适应调参法的双向干道信号控制
10.1引言
10.2过饱和状态的双向干道协调控制模型
10.2.1城市干道物理模型
10.2.2建模基本过程
10.2.3控制目标方程
10.3基于自适应调参法的信号控制
10.3.1自适应调参法的设计
10.3.2参数约束
10.3.3相位相序优化
10.4基于自适应调参法的双向干道信号控制仿真
10.4.1三种不同干道协调控制模型下的效率评价指标对比
10.4.2仿真验证所提结合自适应调参的控制方法的有效性
第11章考虑区域划分的交叉口群信号控制
11.1引言
11.2过饱和状态下交叉口群的子区划分
11.2.1城市交叉口群物理模型
11.2.2改进路径关联度模型
11.2.3基于聚类分析的交叉口群子区划分过程
11.3基于NSGA-Ⅱ算法的交叉口群信号控制
11.3.1NSGA-Ⅱ算法
11.3.2NSGA-Ⅱ的设计过程
11.4考虑区域划分的交叉口群信号控制仿真
11.4.1三种子区划分结果下的交叉口群控制效果对比
11.4.2基于固定配时和NSGA-Ⅱ信号控制方法下的交叉口群的配时效果对比
第12章基于非线性综合评价指标的交叉口信号分类控制
12.1引言
12.2交叉口的单指标评价
12.2.1突发事件下的交叉口
12.2.2交叉口的交通评价指标
12.3交叉口的多指标评价
12.3.1多指标线性综合法
12.3.2多指标非线性综合法
12.3.3多指标线性综合与非线性综合对比
12.4基于非线性综合指标评价的交叉口分类控制
12.4.1交叉口的可控性分析
12.4.2可控交叉口的控制目标
12.4.3粒子群算法求解目标函数
12.5基于非线性综合指标评价的交叉口分类控制仿真
12.5.1单指标与多指标对比
12.5.2两种多指标综合方法对比
12.5.3可控交叉口的信号优化
第13章基于交通需求和关联度计算的交叉口群划分
13.1引言
13.2交叉口交通需求计算
13.2.1排队最远点模型
13.2.2改进的排队最远点模型
13.2.3交通需求的量化
13.3相邻交叉口关联度计算
13.4关联交叉口群的划分
13.4.1相关参数计算
13.4.2基于层次聚类的关联交叉口群划分
13.5基于交通需求和关联度计算的交叉口群划分仿真
13.5.1验证排队最远点模型
13.5.2算例说明交叉口群聚类划分和关键协调路径确定
13.5.3关键路径协调
第14章基于延误最小和饱和度均衡的折线型路径协调控制
14.1引言
14.2基于延误最小的关键路径相位差优化
14.2.1折线型关键协调路径的延误模型
14.2.2非关键路径的协调控制
14.3基于饱和度均衡的关键路径绿信比优化
14.3.1基于饱和度均衡的交叉口信号优化模型
14.3.2fmincon函数求解模型
14.4基于延误最小和饱和度均衡的折线型路径协调控制仿真
14.4.1基于延误最小的多交叉口相位差优化
14.4.2基于饱和度均衡的多交叉口绿信比优化
参考文献