交通信号灯实时安排模型.docVIP

承 诺 书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）： 西安电子科技大学 参赛队员 打印并签名 ：1. 李栋 2. 王晓辉 3. 叶鑫林 指导教师或指导教师组负责人 打印并签名 ： 冯海林 周杰 日期： 2010年 08月 29日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）： 目录 道路交通信号优化安排与模拟模型 4 一 问题重述 6 二 问题分析 8 三 模型假设与符号说明 9 3.1模型的假设 9 3.2 数学模型符号说明 9 3.21 不固定周期所用符号 9 3.22 固定周期所用符号 10 四 模型的建立与求解 11 4.1 车辆统计 11 4.2 模型建立与求解 12 4.21 周期不固定的实时安排模型 12 4.22 固定周期的实时安排模型 14 4.3 计算机模拟 15 4.3.1 模拟方法 15 4.3.2 分配效果评价指标 16 4.3.3 模拟流程图 17 五 模型的误差分析 18 六 对交通部门的建议 19 七 参考文献 20 道路交通信号优化安排与模拟模型 摘要 交通是影响城市生活质量的一个重要因素。本文就如何合理安排交通信号灯的转换，以使整个城市交通网络高效地运行，节省所有车辆在路口的等待时间展开讨论。建立了周期不固定，各色信号配时比例不定的十字路口信号灯实时控制模型。 实时数据的采集和计算机分析处理是实控模型的主要部分。采集可以由摄像头或相机完成，每T0采集一次规定区域的车辆图像。图像发送给十字路口的计算机中，计算机分析图像，可以通过边缘提取或其他方法得到统计区域的车辆数。计算机将十字路口四个出口区域的车辆分为两组，每组代表一条路两个方向在统计区域总的车辆，用N_x和N_y表示。统计区域可以由下文图示清楚表示。 计算机得到N_x和N_y后，分三种情况分析，简单的说就是比较大小。然后让数值大的那条路为绿灯。绿灯持续T0，然后再分析这个时刻的路口车辆。以后的处理就是以T0为周期循环上面的过程。 分三种情况的分析，后文会更详细的说明。主要是讨论： 1）两条路车流都很多情况，相当于上下班的高峰期； 2）一条路车流相对另一条路车流总是多情况； 3）一条路某时没车情况。 前三问的点，线，面的差别在实施控制中体现不出来。因为各个路口的实时情况被直接反应，不需要加以预测或关联。所以可以用一个数学模型解答，这也是这一模型的通用性的体现。但是在后面的误差分析中，会进一步说它在发生堵车情况下的局限性。 第四问的单个十字路口的模拟中，因为现实路面的条件情况差异很大，比如多车道，不同相位，车型差异，车速差异，两个交通灯相隔距离等等，模型中抓取反映实质的几个主要变量，其它做了合理的简单化。模拟的主要是车辆的运动方向和车辆的分布情况，这里用了泊松过程去模拟车流情况。采用了像慢镜头回放一样的一帧一帧的分析方法。在两个指标上非周期方案的确都比周期的更优。 第五问对交通部门的建议主要是数据处理和实现步骤两部分。对如何建立实时控制系统提出了几点建议。 关键词 泊松过程 蒙特卡洛模拟 采样分析 鲁棒性 一 问题重述 城市交通管理问题的基本问题之一，是城市道路交通信号控制问题。即根据不同交叉路口、不同相位、不同方向、不同时段的交通流量 标准车辆数 ，合理的配置各路口的信号灯的周期长，以及同一周期内的红、绿、黄信号的响应时间。以前大多采用固定周期，固定信号比的配时控制方案。为提高道路服务功能，设计实时优化的配时方案对道路畅通和应急决策管理具有重要意义。实时配时方案，即根据交通流量的实时大小，实时配置信号灯的周期长、各种色灯的响应时间，同时考虑信号灯的转换与车辆的起动的损失时间，使全体车辆在所有道口的等待的时间最短。请你解决以下问题： 路口相位设计示意图，可参考图1, 图2；此处