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论文摘要

孤立过饱和交叉口信号配时问题研究

硕士研究生：杨凯棣

指导教师：李力 副教授

所属院系：自动化系

论文摘要

        随着车辆保有量的增加，城市交通拥堵现象越来越严重，带来了很多经济、社会、环境方面的问题。交叉口的信号配时策略是城市交通控制中的重要环节，也是解决城市拥堵问题的有效手段。本文针对孤立交叉口，研究信号配时策略，即如何配置绿信比以最小化车辆总延误。

        由于信号灯对车流的中断，交叉口附近的离开曲线通常呈现出非光滑的阶梯状特性，这使得总延误的计算十分复杂。本文利用较为光滑的分段线性函数近似复杂的离开曲线，从而把交叉口的动态特性建立成一个凸优化模型，即多阶段信号配时模型。由于交通流量和信号控制的实时性，本文递归地采用一个贪婪算法对车辆总延误进行在线优化，然后探讨了该递归贪婪算法的最优性。本文通过一个反例证明一般情况下该算法的最优性不成立，同时提出一个最优性的充分条件，并对该条件的充分性进行了证明。该条件的本质是对交叉口流量的随机性加以限制，假定交叉口的车流具有一定的稳定性：在某个周期饱和程度较强的车流在下个周期仍然饱和程度较强。该充分条件在实际中较容易满足。这表明本文采用的多阶段信号配时模型在实际中有着广泛的应用价值。

        最后，本文比较多阶段信号配时模型以及传统的最优控制模型的联系。本文选取了一个广受研究者青睐的简单而不失一般性的交通场景：由两条单行道汇成的交叉口。本文在这个简单场景下建立了多阶段信号配时模型以及最优控制模型，并比较了两者的解。本文指出，两种模型的解都呈现类似的bang-bang控制的特性，即在某个转折周期前后采取不同的配时策略。但是由于离散化的因素，两种模型的解不能完全重合，区别主要表现在转折周期附近。本文接下来分析了离散化的影响，并通过一个简单的梯度下降调整算法表明，在以上简单场景下最优控制模型的解可以在几步之内调整为多阶段信号配时模型的解。这样就建立了多阶段信号配时模型以及传统最优控制模型之间的联系，证明在一定条件和意义下两种模型之间的等价性。

下一节:自动化系杨凯棣-个人答辩陈述

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第1周 经管学院

-王鑫《国际化对中国工资差距的影响研究》

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第2周 化学系、金融学院、马院

-吴宇恩《Pt-Ni双金属催化剂的可控合成及催化性质研究》

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-刘凯《新颖拓扑结构的超两亲分子的构筑与功能》

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-谢臣哲《金融危机后央行调整存贷款基准利率对汇率影响的实证研究》

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-张祎嵩《政治经济学视角下的欧债危机和欧洲经济政策》

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第3周 工物系、自动化系、建筑学院

-吴文斌《基于并行技术的2D/1D耦合三维全堆输运方法研究》

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-李月标《交通流缺失数据补偿算法的研究》

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-房宇巍《从采育镇会所设计九号地看传统住宅的当代建构》

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第4周 建筑学院、航院、自动化系、计算机系、信研院

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第5周 环境学院、人文学院、物理系

- 哈米德《Methane Combustion over Lanthanum-based Perovskite Mixed Oxides》

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