信号协调控制下城市干道运行效率评价研究

以信号协调控制的城市干道为研究对象,从平均行程延误、排队长度、停车率、行程车速及饱和度方面建立干道运行效率评价指标,将信息论中熵值理论引入干道运行效率评价中,确定各评价指标的权重。基于未确知测度理论,建立城市干道运行效率等级评价和排序模型。以某具体干道作为实例分析,结果表明：基于熵权的未确知测度综合评价用于干道信号协调控制运行效率评价是切实可行的。     

干道信号控制交叉口相位相序优化模型研究

干道常常被人们誉为"城市交通的大动脉",是城市内部的重要交通道路。交叉口作为干道与干道之间的关键节点,是实现不同道路连接的纽带,也是车辆持续通行的咽喉。对城市干道信号交叉口相位相序的模型进行研究,提出了相位矩阵的表示方法,并结合信号交叉口约束条件,使用MATLAB软件构造出干道交叉口的相位相序结构优化算法,采用遗传算法计算原理得到最小总延误。同时,通过模型计算输出信号交叉口新的相位相序及有效绿灯时间组成新的配时方案,结合城市干道信号交叉口实际采集的数据,在MATLAB构造的目标函数值中与实际信号配时进行对比验证,最后运用VISSIM仿真软件对优化的相位相序方案进行仿真验证分析,与实际相位相序方案的平均延误进行比较。结果表明,新的相位相序方案达到了减小信号交叉口路网平均延误的目的,从而提高城市干道的通行能力,达到了模型优化干道交叉口相位相序的良好效果     

南昌市典型干线公路与城市干道衔接点交通优化

由于干线公路与城市干道交通功能上的差异性,导致干线公路与城市干道衔接点易产生交通拥堵.以南昌市干线公路与城市干道典型交叉口作为研究对象,通过对交叉口交通流构成、信号控制及交通渠划等进行分析,提出衔接点交通优化方案,最后通过Vissim仿真检验改善方案的有效性,为今后指导国省干线公路与城市干道衔接提供参考.     

基于Vissim的Synchro干道信号协调优化方案选取研究

为了在Synchro进行干道信号协调优化时选取较好信号配时方案,应用Vissim模型搭建了基于最小延误、最少停车次数和最小PI值3种不同优化目标方案的仿真平台.以行程时间、延误、平均排队长度以及停车次数为评价指标,对比分析了3种优化目标方案.以北京市首都机场东区四纬路为例,研究结果表明,以行程时间、延误、平均排队长度以及停车次数为评价指标时,基于最小延误的优化方案均为最优.建议在利用Synchro进行干道信号协调优化时,采用基于最小延误的优化方案而不是默认的基于最小PI值方案.此外,基于最小PI值的优化方案在除停车次数之外的评价指标对比中,明显优于基于最少停车次数的优化方案.      

基于群决策理论和双层规划模型的交通信号控制优化

基于干道延误时间最小和路段行程速度最大的设计理念,利用智能优化算法和群决策理论,建立了一种双层规划模型下的城市干道交通信号控制方法。算法结合了智能优化策略中的遗传算法和丰富的群体专家意见,并采用模糊数的描述方式实现对不同控制目标的分析评价,给出了一套完善的干道交通信号配时优化方案,使交通问题的分析得以更加客观和实际。最后给出一个实际主干道问题的算例分析,运用MATLAB和Visual C++编程计算对控制方案进行模拟。仿真结果表明,这一方法能有效地改善延误和路段行程速度。     

基于模糊控制算法的干道信号协调控制优化

城市干道是城市交通的主要载体,干道的畅通对提高城市道路的通行能力、缓解城市的交通拥挤起着重要的作用.城市交通系统是一种对象不确定的,结构十分复杂的大系统.城市道路交通控制主要是对交通信号的控制,针对对象的不确定性和复杂性,文章从交通信号控制的角度,对城市干道交通信号控制策略及其控制优化的参数(周期时长、绿信比、相位差)进行分析,并结合合肥市芜湖路的交通状况采用模糊控制的方法实现城市交通干道的优化协调控制.通过 Vissim 仿真,对芜湖路分别采用模糊协调控制方案、传统数解法协调控制方案及单点控制方案进行比较,结果表明模糊协调控制方案明显优于其他2种方法.     

基于Synchro的绿波协调控制仿真研究

在现有道路交通条件下,实现干道上信号协调控制能有效提高主干道的通行能力。分析了城市道路交叉口的平均延误时间、道路通行能力和信号配时的数学模型和计算方法。以某城市主干道为例,在对某条主干道11个主要信控交叉口进行了大量交通量调研的基础上,选取了有代表性的三个交叉口作为协调控制交叉口。根据该道路的几何结构特征,在调查实际数据的基础上,提出"分时段分方向、设置半周期时长"的干道信号协调控制方法,应用Synchro仿真软件建立基于原控制参数的干道信号协调控制系统;同时,在应用Synchro优化各个独立交叉口信号控制参数的基础上,建立了基于优化控制参数的信号协调控制系统。     

两相位协调控制交叉口延误计算

延误是判断信号配时是否最优以及评价城市交叉口拥挤状况的重要指标之一。和多数文献只是研究孤立交叉口的延误计算不同,主要研究两相位协调控制交叉口,该交叉口由主、次干道相交而成,主干道处于协调控制,进口车流分为未饱和与过饱和2种状态;次干道进口车流只考虑未饱和状态,在此基础上分别对交叉口各进口道在一个周期内的延误计算公式进行推导和分析,并用具体的算例说明了公式的应用。不仅为协调控制交叉口拥挤状态的判别提供了依据,同时也对不同类型交叉口的延误计算给予了有益的补充。     

城市主干线协调控制优化研究

近年来城市化进程加速,城市发展日新月异,相应如交通拥堵、尾气排放、交通事故、噪声污染等矛盾愈加凸显。这种现象随着经济社会的发展,逐步从一线、二线城市向三、四线城市延伸,在许多大城市中道路拥堵现象也明显加重。文章在分析影响干道协调控制效率的关键参数即周期、相位差、绿信比的基础上,分析减少行车延误的相位差优化方法,并构建相位差优化模型~([1]),该模型以车辆通过干道协调交叉口时上行和下行的平均延误总和最小为目标函数,以相位差阈值等因素为约束条件~([2]),重点分析了遗传算法在干线协调控制中的实际应用,对算法流程做了说明,并以济南经七路为例对模型进行实例分析,结果表明:优化模型可以有效降低行车延误与车辆的排队长度。     

面向最小尾气排放的干道车队协调控制模型及算法

为了减少车队在干道交叉口的尾气排放,本文根据比功率排放模型,构建了尾气排放量与延误时间、停车次数之间的关系模型;根据干道协调控制下延误时间、停车次数与相位差之间的相关关系,建立了一种以干道车队尾气排放总量最小为目标的干道双向信号协调控制模型,并利用MATLAB编程软件实现了信号周期与相位差的优化;最后应用该模型对相邻信号交叉口进行了算例测试分析,研究结果表明:在未饱和状态下,双向车队尾气排放总量与其总的延误时间和停车次数既具有一定的相关性,也具有一定的差异性,尾气排放总量最小是延误时间最短和停车次数最少的综合表现。     

自适应信号控制下交叉口延误计算方法研究

为了研究交通信号的自适应控制方法,需要对交叉口延误进行定量的分析与计算。本文根据信号交叉口理论,在以往定时信号延误研究的基础上,基于交叉口一个进口方向的车辆延误分析,推导了信号控制交叉口不同交通运行状况下的交叉口延误公式;进而对自适应信号控制下交叉口延误的计算方法进行了研究,提出了自适应信号控制下交叉口延误的计算方法———根据交叉口各进口方向不同的交通运行状况以及所处的相序选择相应的公式计算交叉口各进口方向的车辆延误,然后对其求和,得到交叉口延误。     

面向常发拥堵点的交通信号协调控制方法

针对高峰期间常发拥堵点交通需求过大、周边关联交叉口交通负荷分布不均的问题, 研究了面向常发拥堵点的交通信号协调控制方法。通过对常发拥堵点的车流进行追踪与溯源, 根据交通量关联度确定信号协调控制范围, 然后基于路径的流量分担率与路段平均饱和度识别信号协调控制范围内的关键路径。基于宏观基本图理论, 考虑关键路径对路网运行状态的影响, 构建边界交叉口主动限流控制模型。同时, 利用元胞传输模型描述交叉口与路段的运行状态, 以关键路径通行能力最大化和进口道饱和度均衡化为信号控制优化目标, 建立均衡路网交通负荷的信号控制优化模型。以武汉市发展大道青年路交叉口以及关联交叉口为对象开展仿真实验, 结果表明: 虽然本文方法下的边界交叉口车均延误增加了6.8 s, 但常发拥堵点的车均延误降低了15.7 s; 关键路径的车均延误减少72.6 s, 平均排队长度减少26.1 m。并且, 路网整体的车均延误降低14.7%, 驶出车辆数增加26.6%, 验证了提出方法缓解常发拥堵点交通拥堵的有效性。      

临界饱和状态交通干线协调控制模型

为提升临界饱和状态下干线车流通行效率，提出了一种基于冲击波理论的干线双向信号协调控制方法。首先，建立了考虑车速变化、转向比例、车道变化等因素的干线交通流模型，分析了临界饱和交通干线交通流运行状态与各参数间的关系。第二，构建了以干线双向通过量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型，通过优化干线公共周期和各交叉口绿信比以提高干线通行能力。第三，构建了以延误最小化为优化目标的二次规划模型，并提出了相应的求解算法，通过优化相位差和相位方案实现了干线交叉口的信号协调。临界饱和交通干线协调控制模型由通过量最大化模型和延误最小化模型构成，考虑各交叉口间的制约影响关系，有效避免了排队滞留、溢出、交叉口“死锁”等现象。采用两阶段优化方法，通过通过量最大化模型优化周期及绿信比，继而应用延误最小化模型优化交叉口相位方案及相位差，获得干线系统双向信号协调最优控制方案。最后，应用临界饱和交通状态干线协调控制模型对南京市中山东路10个交叉口进行了信号协调优化，并对优化结果进行了仿真分析。结果表明：临界饱和交通状态干线协调控制模型能对双向临界饱和干线的信号控制方案进行优化，与对照方案相比，优化方案的双向总交通量提升了21.9%，车均延误降低了63.1%，通行能力与服务水平提升显著。     

单点交叉口鲁棒优化信号配时研究

为了消除单点信号控制不适应交通流波动的缺陷,提高信号控制的稳定性,建立了多目标信号配时优化模型.该模型以平均延误时间最短,通行能力最大,以及鲁棒性最好即流量波动时车辆延误标准差最小为目标,以有效绿灯时间、总时长、各方向最大滞留车辆数为约束条件,对定时信号配时参数进行优化,并利用遗传算法对模型进行求解.求解结果表明,该方...     

基于竞争循环双Q网络的自适应交通信号控制

为了更加有效且可靠地自适应协调交通流量,以减少车辆的停车等待时间为目标,提出了3DRQN(Dueling Double Deep Recurrent Q Network)算法对交通信号进行控制。算法基于深度Q网络,利用竞争架构、双Q网络和目标网络提高算法的学习性能;引入了LSTM网络编码历史状态信息,减少算法对当前时刻状态信息的依赖,使算法具有更强的鲁棒性。同时,针对实际应用中定位精度不高、车辆等待时间难以获取等问题,设计了低分辨率的状态空间和基于车流压力的奖励函数。基于SUMO建立交叉口的交通流模型,使用湖北省赤壁市交叉口收集的车流数据进行测试,并与韦伯斯特固定配时的策略、全感应式的信号控制策略和基于3DQN(Dueling Double Deep Q Network)的自适应控制策略进行比较。结果表明:所提出的3DRQN算法相较上述3种方法的车辆平均等待时间减少了25%以上。同时,在不同车流量及左转比例的场景中,随着左转比例和车流量的增大,3DRQN算法的车辆平均等待时间会有明显上升,但仍能保持较好效果,在车流量为1 800 pcu·h^-1、左转比例为50%的场景下,3DRQN算法的车辆平均等待时间相比3DQN算法减少约15%,相比感应式方法减少约24%,相比固定时长的方法减少约33%。在车流激增、道路通行受限、传感器失效等特殊场景下,该算法具有良好的适应性,即使在传感器50%失效的极端场景下,也优于固定时长的策略10%以上。表明3DRQN算法具有良好的控制效果,能有效减少车辆的停车等待时间,且具有较好的鲁棒性。     

基于模糊逻辑的交通信号控制与仿真研究

提出了一种基于模糊逻辑的交叉口信号控制算法,并通过对相位顺序进行优化,获得了更好的控制效果。与传统的信号模糊控制算法相比,该算法具有相位组合灵活、延误时间小等优点,能够有效解决交通流不平衡的问题,更适应城市交叉口实时变化的交通状况。仿真研究表明:该控制算法能够大大减少车辆延误时间,是进行城市智能交通控制的一种实用且行之有效的方法。     

Optimizing multi-agent based urban traffic signal control system

Agent-based approach is a popular tool for modelling and developing large-scale distributed systems such as urban traffic control system with dynamic traffic flows. This study proposes a multi-agent-based approach to optimize urban traffic network signal control, which utilizes a mathematical programming method to optimize the signal timing plans at intersections. To improve the overall network efficiency, we develop an online agent-based signal coordination scheme, underpinned by the communication among different intersection control agents. In addition, the initial coordination scheme that pre-adjusts the offsets between the intersections is developed based on the historical demand information. Comparison and sensitivity analysis are conducted to evaluate the performance of the proposed method on a customized traffic simulation platform using MATLAB and VISSIM. Simulation results indicate that the proposed method can effectively avoid network oversaturation and thus reduces average travel delay and improves average vehicle speed, as compared to rule-based multi-agent signal control methods.     

公交信号优先技术助力北京公共交通发展

针对基于路面公交系统的道路交叉口的公交信号优先需求,通过较详细地需求分析,概述性的介绍了由优先请求生成系统、通信系统和交通信号控制系统构成的公交信号优先系统的具体实现,重点研究了公交信号优先控制技术与检测技术的实际应用,由RFID车辆检测设备、优先申请接入设备和交通信号控制器组成了公交信号优先系统的硬件扩展,由优先监视、设备管理、数据管理和统计分析4个模块组成了公交优先信号平台的软件实现。通过实例对比分析总结了公交信号优先技术应用前后公交车辆旅行时间的变化,验证了公交信号优先技术对于北京公共交通发展有实效性的推进作用。提出了道路与路口的渠化优先、专用道的使用权保障以及交通信息发布诱导等路面保障系统是公交信号优先系统产生效益的基本保障。     

环形交叉口待行区设置与信号控制方法

为解决环形交叉口左转通行能力不足的问题，提出一种借助内侧环道与外侧环道设置左转待行区和直行待行区，并建立环道交通信号与进口道交通信号协调控制的环形交叉口信号控制方法。在饱和度等约束条件下，基于进口道停车线和环道停车线后不同的交通状态建立相应的延误计算模型，以延误最小为优化目标建立信号控制参数优化模型。案例分析表明：当左转交通量低于左转二次停车控制法适用的左转临界值时，所提出方法的延误较高；而当左转交通量高于该临界值时，左转二次停车控制法的延误快速上升并高于所提出方法的延误，且将导致环道锁死，而采用该方法仍能稳定运行，验证了提出方法的有效性。进一步分析进口交通量、不同类型环道数量和环岛半径等差异对所提出方法控制效益的影响，结果表明：随着环形交叉口进口交通量增大，该方法适用的临界左转比例随之降低；当进口交通量的左转比例低于临界左转比例时，交叉口处于非饱和状态且延误低；反之，交叉口处于过饱和状态且延误高。当左转交通量高于450 veh·h^-1时，增加左转环道有利于降低车均延误；而当直行交通量高于1 150 veh·h^-1时，增加直行环道效果更佳。当进口交通量小于800 veh·h^-1时，环岛半径对交叉口延误影响不大；而一旦进口交通量高于800 veh·h^-1后，环岛半径对车均延误的影响随进口交通量的增长愈加显著，环岛半径越大，交叉口车均延误就越高。     

信号控制下交叉口延误计算方法研究

为了对交通信号控制参数进行优化,需要对交叉口延误进行定量的分析与计算。根据信号控制交叉口理论,在以往定时信号延误研究的基础上,基于交叉口一个进口方向的车辆延误分析,针对交叉口各进口方向同时处于非饱和与同时处于过饱和交通状况,分析并推导了交叉口延误公式.并用具体的算例说明了公式的用法。公式表明了交叉口延误与信号控制参数、车辆到达率等参数之间的动态关系,为进一步研究交通信号自适应控制方法和建立交通信号控制参数优化的性能指标函数提供了信息。