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实际交通系统中存在多种不确定性因素,如何从城市交通系统的特点出发,充分考虑不确定性因素对交通信号控制的影响,已成为解决城市交通信号控制问题的内在要求。由于现有单交叉口信号控制理论、干道信号协调控制理论较少考虑不确定性因素对信号控制的影响,针对这一不足,在单交叉口延误模型、进口到达流率波动下的单交叉口周期时长优化、基于集对分析的干道信号协调控制方案评价等方面研究了不确定性因素对信号控制实际效果的影响,完成的主要科研工作与研究成果概况如下:(1)为克服现有单交叉口延误模型或基于延误最小的周期时长优化方法中车辆到达均服从特定分布这一假设的局限性,通过采集进口道上游断面的车头时距数据,利用车辆到达与驶离曲线,建立了车辆任意到达、定长驶离下的延误模型,并基于平均延误时间最小,给出了一种在一定周期范围内搜索最佳周期时长的方法。该方法不依赖于车辆的具体到达分布,具有较好的适用性与鲁棒性。(2)针对交叉口进口道实际到达流率的波动性问题,分析了不同到达情况下交叉口信号周期与延误时间的相关关系,提出了一种通过采集上游断面车头时距样本,利用车辆到达与驶离曲线计算平均延误的模型方法,实现了到达流率波动下的单交叉口信号周期优化。以四相位信号交叉口为例,分析了基于上游断面车头时距样本的延误计算方法,并对比说明本方法所得到的周期时长能更好地适应到达流量波动的情况,有效提高了单交叉口信号控制方案的适用性与鲁棒性。(3)针对车辆实际行驶速度的区间变化特点,以双向绿波带宽最大为目的,利用集对分析方法,对不同信号协调控制方案在车速不确定性情况下的控制效果进行分析评价。通过采集干道车辆行驶速度样本,生成干道绿波协调控制备选方案集合,计算行驶速度与绿波带宽度之间的联系度,选取联系度数值最大的备选方案作为最佳干道绿波协调控制方案,实现了车速不确定性情况下的绿波协调控制方案评价及优化。本方法最大限度地满足一定行驶速度区间内的车队绿波协调控制需求,尽量使行驶速度区间内的车队车辆均处于干道绿波带宽之内。(4)针对本文提出的优化模型与方法均通过算例或实际案例给出了优化模型与方法的具体应用步骤,并结合交通仿真软件,通过相关指标的对比以验证优化模型与方法的准确性与有效性。