在城市化进程的快速推动下，城市居民生活水平也日益改善，社会民用汽车的保有量不断增加，提高了城市道路的交通需求，从而加剧了城市道路交通设施的供给能力与交通需求的矛盾，而这种矛盾最直接的体现就是交通拥堵，其中尤以城市道路交叉口的拥堵最为明显。现有的时空资源分配策略只能够满足部分情况下的交通流稳定运行，然而交通流的不可预知性和可变性就使得既定的方案无法适应，继而产生交通拥堵。论文从时空资源角度出发，由实际的交叉口通行数据来支撑，一方面通过对交通参数的提取和分析，能够直接的反应当前该交叉口的运行状况及其存在的优化方向；另一方面对交叉口时空资源进行优化配置，通过构建相位车道模型，结合交叉口真实数据的输入，对交叉口的相位相序、车道数目及车道功能划分进行优化组合，同时提出了多目标信号配时优化算法，结合通行能力、车道饱和度等影响因素进行敏感度分析，能够有效提升交叉口通行的安全和效率。
四路交叉口
part1
论文首先对城市道路交叉口时空资源现状进行特性分析，研究交叉口空间几何设计以及信号配时优化的方法及理论，从而确定交叉口时空资源的联系以及需要相互协调的时空参数设置，在对交通数据获取的基础上，开展时空资源协同优化控制策略研究。在时空资源配置方面，提出了以帕累托最优导向的相位车道配置方法和基于聚类分析的多目标信号配时方法。一方面通过构建以帕累托最优导向的优化函数，对交叉口相位车道组合方案进行筛选；另一方面对交叉口交通流数据进行聚类分析，提取聚类结果进行信号配时优化，两者的结合为后文协同优化模型的构建提供了理论基础。
交叉口时空资源协同优化流程示意图
part2
其次，在交叉口时空资源配置过程中，由于配置方案是多样的，在优化空间布局情况下，或者优化信号配时方案情况下，或者两者共同优化下，存在着交叉口的通行效果得到提高的资源配置方案，这种现象称为帕累托改进，当不存在任何帕累托改进的时候，时空资源配置便达到了帕累托最优状态。针对通行过程中交叉口车道饱和度不均衡问题，对时空资源进行基于帕累托最优导向的资源配置，构建交叉口相位车道分配模型。在信号相位方案下，对交叉口展开车道数及车道功能划分研究，结合车道饱和度、车道功能、车流冲突、通行权等约束条件，在不同的信号相位下，合理安排进口道车道数目以及进行车道功能划分。在模型的求解计算中，通过Matlab程序编写，结合交叉口采集数据，筛选出合适的相位车道分配方案。
帕累托图解
Matlab程序优化结果
part3
第三，通过对遗传算法的改进，提出基于聚类分析的多目标信号配时优化模型。在对交叉口的交通数据进行聚类分析后，对聚类结果展开时空要素分析，以交叉口车辆平均延误、平均停车次数及通行能力为评价目标，建立目标函数，对函数展开权重分析，同时对遗传算法提出改进，通过设立惩罚函数避免人为因素的干扰，最终生成优化的信号配时方案。
聚类分析结果
多目标信号配时优化方案
part4
最后，论文以浙江省平湖市新华南路与池海路交叉口为研究对象，通过相位车道分配模型对交叉口进行车道数和车道功能划分，在此基础上对信号配时进行同步优化，仿真结果分析得出：交叉口时空资源协同优化方案能够有效提升交叉口的通行能力，同时降低交叉口的车辆平均延误、平均车辆停车次数，并且相较于单一的空间优化或时间优化方案，能更好的提升交叉口的通行效率和安全。
交叉口车辆延误对比
2019年6月13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、李克平教授、曾小清教授、欧东秀教授、施莉娟讲师，答辩秘书为毋妙丽老师。答辩专家认为该论文针对城市道路交叉口拥堵问题展开基于时空资源分配的交叉口控制策略优化研究。论文选题合理，有较大的应用价值。
论文考虑在不同信号相位下车道流量的均衡性以及车道的利用率问题，构建了交叉口相位车道分配模型，通过Matlab进行程序编程，采用枚举的思想进行筛选，确定合适的组合方案。在合适的相位车道组合方案基础上，针对车道在不同交通流下的饱和度差异，通过聚类分析方法对饱和度进行分类，同时通过对遗传算法的改进，构建了以通行能力、平均延误和平均停车次数的多目标信号配时优化模型。最后，论文通过以平湖市新华南路和池海路为实际研究对象建立VISSIM仿真平台，对论文提出的时空资源协同优化模型的优化效果进行了验证。
论文逻辑思路清楚，理论推导严谨，表达准确，仿真效果良好，结论可信，表明作者具有本专业扎实的理论基础、专业知识及独立进行科学的能力。詹继飞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，一致同意通过詹继飞同学的论文答辩，并建议授予工程硕士专业学位。
答辩委员会成员与答辩硕士生合影
詹继飞同学在硕士期间发表会议论文1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）