特等奖A题_基于多目标优化相邻两交叉口信号配时研究 南昌大学_顾秀秀_高军_刘文锋1

交叉口信号配时是城市交通管理中的关键环节，其优化对于缓解交通拥堵、提高道路通行效率至关重要。在本文中，作者研究的是相邻两交叉口的信号配时优化问题，通过建立数学模型，采用多目标优化的方法来降低车辆的等待时间和等待车辆数。 文章提出了两个不同的优化模型。模型一考虑的是整个系统的车辆总等待时间最小化。在这个模型中，相邻两交叉口被视为一个整体系统，目标函数设定为系统内所有车辆的总等待时间最小，而约束条件包括各相位的有效绿灯时间及信号周期。作者运用了遗传算法（GA）和模拟退火精英协同算法（SACEA）来求解模型，这两种算法都是在优化问题中常见的全局搜索策略，能够避免局部最优并寻找全局最优解。通过MATLAB编程实现算法，最终得到了两个交叉口的优化配时方案。 模型二则聚焦于车辆等待数的减少，将两交叉口作为一个系统，主优化函数是系统周期结束时的车辆等待数总和，次优化函数是各交叉口的等待放行车辆数总和。同样，GA和SACEA被用于求解此模型，得到了新的配时方案。对比现行配时，这两个模型的优化配时方案显著减少了交叉口的等待时间和等待车辆数。 在模型检验阶段，作者使用了专业的交通仿真软件Synchro对优化后的配时方案进行仿真，以交叉口的等待时间为评价指标。结果显示，两个模型的优化效果均优于现有的配时方案，进一步验证了模型的有效性。同时，SACEA算法在收敛速度、时间和空间复杂度上均优于遗传算法，显示出更高的优化效率。 论文将模型二扩展到多交叉口多相位的网状系统，增强了模型的适用性和普适性。这表明，提出的优化方法不仅适用于相邻两交叉口，也能够在更复杂的交通网络中应用。 关键词涉及多目标优化、遗传算法、模拟退火精英协同算法、MATLAB编程以及Synchro交通仿真软件，这些都是解决此类问题的核心技术和工具。通过数学建模和算法的应用，本文为城市交通管理和信号控制提供了理论依据和技术支持，有助于实际交通系统的改善和优化。