在过去的十几年里，我国城市道路车辆剧增，城市交通拥堵问题日益严重。在城市交通阻塞的状况日趋严重的情况下，仅仅依靠增加道路建设措施是无法解决目前的交通拥挤问题，利用ITS技术平衡交通需求与供给，提高现有道路的利用率成为当务之急。交通信号控制系统、交通信号协调控制系统是解决目前道路交通拥堵问题的重要方法，它们都可以看作是对道路交通流的优化，其中信号控制系统通过信号配时方案进行优化来实现交通流的时间优化，信号协调控制系统是通过对路网多个信号配时方案进行优化来实现交通流的时间和空间的优化。把它们协同可以充分的发挥它们的优势，从而能够使车辆更好地平衡交通供给、需求，解决交通拥堵问题。同时，随着城市化进程的不断加速，各种设备设施对路灯杆的搭挂需求不断增强。由于城市道路空间承载能力一定，使得路灯杆存在搭挂设备过多的现象。为了解决道路灯杆过多的问题，一些企业学校开始研制一种功能齐全、高度集成、便于共享的复合型灯杆集成设备即智慧灯杆的研发。智慧灯杆多方互连的数据能够产生更多的数据分析的维度，有助于挖掘更多的信息，为交通信号控制提供依据。

part1

      论文首先分析城市交通信号控制系统和智慧灯杆的发展现状，提出基于图像自学习的车辆排队状态自动分类方法，并对智慧灯杆进行分析，归纳四种基于智慧灯杆的交通数据采集和利用云平台进行交通数据传输与存储方法。智慧灯杆交通数据采集方法将进口道车辆最大排队状态图片运用到卷积神经网络进行提取参数，并根据车辆最大排队状态图片与单进口道车辆排队消散时间的关系库，预测车辆排队消散时间大小。该方法为后续研究交叉口信号实时控制优化打好坚实的基础。同时，分析云平台系统在交通协调控制、信息融合、信息发布、和交通总体评价等的应用，为后续交叉口协调控制打下基础。

part2

      其次，论文根据英国的Webster方法对交叉口各车道的交通量进行统计分析。最后得出交叉口固定配时方案。在交叉口交通信号固定配时方案的基础上获取单点交叉口控制优化算法的最大最小绿灯时间。同时，还建立了交通状态综合感知模型，该模型对交叉口交通状态进行划分，提出了单进口道车辆排队状态指标。该指标是由车辆排队消散时间确定的。在单进口道交通状态划分的基础上，还提出了相位交通状态的划分和交叉口交通状态的界定两种情况，它们逐层递进。在该模型的基础上，提出了单点交叉口信号控制优化算法。它是根据各相位的进口道交通状态和出口道的畅通度对交叉口绿灯延时时间进行确定。该绿灯延时时间同时受到交叉口冲突相位的排队拥挤指数的约束。除此之外，本文还建立了交叉口信号可变相序模型算法。来应对交叉口各相位车辆到达不均衡的情况。可变相序算法主要是在某一个相位绿灯结束后分析交叉路口其他各相位的需求度来选取需求度相对较高的交叉口作为后继相位。

优化过程时序逻辑图

优化过程时序循环图

part3

      再次，本文对城市主干道多交叉口信号协调控制优化策略进行分析，提出基于模糊控制的连续交叉口信号协调控制优化策略。该策略利用上游交叉口的交通状态、上游路段的车辆的平均速度和下游路口的畅通度以及下游交叉口的交通状态组成的相邻交叉口综合指标和本交叉口车辆的排队状态作为模糊控制的输入，并将该输入进行模糊化分析，通过交警或专家的经验得出模糊推理的规则表，输出信号配时方案的时间延时长度，最后通过加权平均法对该延时进行解模糊分析，得出时间延时的精确值。该控制优化策略考虑了现实可实施性，从交叉口系统运行稳定性、各相位和各交叉口车辆排队长度的均衡性出发，对交通信号进行协调控制优化。本策略是一种适合于城市主干道多交叉口车辆过饱和的情形，是一种交叉口过饱和信号协调控制优化的实时控制策略。

模糊控制器输出曲面图

part4

      最后，论文以上海市外高桥保税区日樱北路主干道为研究对象，选取其意威路至华京路间连续的三个交叉口进行分析。并对该路段进行实际交通调查，获取实际数据建立仿真场景。利用C#语言对该本文单点交叉口交通信号控制优化算法和连续交叉口交通信号协调控制优化算法进行变成，最后通过VISSIM仿真软件内置的COM接口实现对软件内信号灯的控制，实现实时控制策略。经过多次仿真对比，得出控制优化策略效果仿真验证结果。仿真结果表明，控制优化策略较定时控制排队长度、行程时间、延误均有不同比例的下降，本文提出的控制优化策略对交叉口运行指标有明显的改善作用。

路网背景图

2019年5月17日上午，在同济大学嘉定校区通达馆315室举行硕士学位论文答辩，答辩委员会委员为董德存教授、曾小清教授、施莉娟讲师、喻斌讲师，答辩秘书为毋妙丽老师。

答辩专家认为该论文针对智慧灯杆交通参数采集和过饱和交叉口信号控制策略两个方面展开研究。论文选题合理，有较大的应用价值。论文深入分析了城市交通信号控制系统和智慧灯杆的相关情况，以智慧灯杆视频监控采集设备为基础，提出了一种单进口道车辆最大排队状态图片与排队消散时间关系库自动生成方法。并在获得的排队消散时间的基础上，针对过饱和交叉口交通拥堵问题建立了交叉口信号控制优化模型。针对城市主干道多交叉口信号协调控制优化策略进行分析，提出了基于模糊控制的连续交叉口信号协调控制优化策略。本策略是一种适合于城市主干道多过饱和交叉口，是一种交叉口过饱和信号协调控制优化的实时控制策略。最后，论文以上海市典型路段为案例进行VISSIM仿真，来对信号控制优化模型的优化效果进行验证。论文的文字表达准确，逻辑思路清楚，理论推导严谨，结论可信，仿真效果良好，表明作者具有本专业扎实的理论基础和相关专业知识。伍超扬同学在答辩过程中思路清晰，表达流畅，回答问题准确。经答辩委员会表决，一致同意通过伍超扬同学的论文答辩，并建议授予工程硕士专业学位。

伍超扬同学在硕士期间发表ITASC论文2篇，申请发明专利1项。导师曾小清教授主要研究方向为交通信息工程及控制、自律分散系统、轨道交通信息控制、轨道交通节能技术、交通信息工程与信息系统技术、交通控制系统理论与关键技术、智能交通安保环保技术、实验交通工程学理论与方法等，欢迎感兴趣的学者与企业进行合作交流。（联系方式：zengxq@tongji.edu.cn，jiaotongkongzhi@163.com课题组网页：jtkz.tongji.edu.cn）