过饱和状态交通信号控制方法综述

为向拥堵状态城市路网的交通控制优化提供依据,综述并评价了过饱和状态的交通信号控制策略;分析了过饱和状态交通流的特征,提出了过饱和状态交通信号控制的对应优化原理;从单点交叉口、协同控制交叉口及路网3个层次对过饱和状态交通控制方法进行了总结与评价,应用VISSIM仿真环境评价了已有控制策略的适用性;总结了具备处理过饱和状态能力的自适应交通信号控制系统的控制策略.仿真结果表明:过饱和状态的交通信号控制应优先优化道路空间的分配矛盾;排队管理策略对过饱和交通流具有较好的优化效果;建议在进行过饱和交通信号控制优化时,结合实时交通信息,采用排队管理、关键路径通行能力最大等控制策略,在交叉口群或路网层面对交通信号控制方案进行优化.     

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通过对城市交通路网的交通信号控制方法的综述,为管理人员决策、科研和工程技术人员的研究开发提供有价值的参考依据。中国城市交通系统独具特色,交通路网包括街区路网,又包括快速路、并通过出入口匝道与街区路网耦合在一起,路网上的交通流包括机动车、自行车和行人的混合交通流。因此,城市交通控制系统是一个复杂的非线性大系统,为交通信号控制方法提出了很多新的问题和挑战。本文详细分析了街区路网、快速路网交通信号控制方法的研究进展,以及突发性交通拥挤的管理方面的现状和发展趋势。     

基于硬件在环仿真的城市路网交通控制平台

城市区域交通信号控制及优化是缓解城市交通拥堵的重要手段,效果评估是开展交通信号优化工作的重要环节。传统的交通仿真软件一般通过内置的信号控制模块进行评价,存在与实际信号控制系统脱节且评价精度不高的问题。为连通仿真软件与信号控制系统并提升评价有效性,提出了一种基于硬件在环仿真的城市路网交通控制平台,设计了平台的逻辑框架、功能架构以及平台中心系统、控制器接口等软硬件模块,融合了干线协调控制以及区域协同控制算法,并利用通讯测试验证了平台的硬件在环仿真控制功能。实例分析表明:硬件在环仿真平台搭建了交通仿真软件和交通信号控制系统的桥梁,能够有效评价路网交通控制效果。基于该平台可开展区域交通信号控制效果评价、算法改进以及信号优化等内容。     

路网闭合环路交通协调控制方法研究

通过对城市路网闭合环路特性进行研究,运用交通信号协调控制理论,设计了一种符合我国城市路网结构特点的闭合环路交通协调控制方法.该方法采用三层递阶分布式结构,以路网中的闭合环路作为控制子区,应用信号参数优化模型分阶段优化信号周期、相位差和绿信比,形成预选方案,并通过设定的面控率进行判断、选择,最终确定交通协调控制方案.通过实例验算表明本文设计的协调控制方法能有效的减少区域路网交通车辆总延误、减少停车次数,起到缓解交通拥堵、提高道路利用率的作用.     

基于场景驱动的交通信号控制一体化仿真平台设计

针对传统城市道路交通信号控制仿真存在的仿真规模小、速度慢、信号策略难于实现等问题和未来多场景交叠的交通信号控制仿真所提出的大规模并行实时演化计算需求的矛盾,笔者通过重构开源交通仿真引擎和信号控制设备软硬件框架,设计和开发了基于场景驱动的交通信号控制一体化仿真平台,通过设计的标准化API接口可模拟实现多场景驱动的城市道路交通控制仿真需求。以顺义区和潍坊市路网为基础,通过不同规模车队的仿真测试了一体化仿真平台的性能。研究结果表明:仿真平台的路网仿真规模大、实时性能良好,性能稳定、运行可靠,可用于需要大规模实时性仿真的城市交通信号控制。     

适应中国国情的城市智能化交通信号控制算法研究

智能交通系统（Inteligent Transportsation System,简称ITS）就是将数据通信、计算机网络、自适应控制、信息检测等现代高等科技技术,有效地应用于道路交通运输及其管理所建立的一种实时、准确、高效、大范围、全方位发挥作用的交通运输管理系统。它是充分发挥现行交通基础设施的潜力和路网特点,提高交通运输及其管理效率,保障交通安全、缓解交通拥护的有力措施。作为近期中国城市交通管理的重要手段。“智能化交通信号控制系统”是未来中国城市交通管理以及ITS应用技术的重要发展方向,本旨在针对我国现行城市路网的结构及交通流特点对其核心控制算－－“城市智能化交通信号控制算法”的研究展开讨论。     

关于在城市道路交叉口设置禁入区的理论分析

道路交叉口是城市道路的重要组成部分,其通行能力会影响到整个城市路网。因为交叉口处的时间资源需要分配给各相位的车流,所以其通行能力往往小于相邻路段的通行能力,也因此导致交叉口排队和交叉口拥堵等现象,使得城市路网的交通效率受到限制。以上海市的早高峰时段为例,机动车在通过交叉口时存在较为严重的拖尾现象,使得城市路网的交通效率降低。为了降低车辆在交叉口处的相互影响,可以考虑在交叉口处设计车辆禁入区。在这个区域内,各向车流要求不能停留,配合交通信号控制,将有效地引导交叉口内各向车流分离运行,进而保障交通畅通有序和交通安全。通过对道路交叉口禁入区(十字型)进行理论分析和计算,获得了禁入区的重要参数。通过对不同相位配时条件下道路交叉口禁入区设计参数的分析,获得了设置禁入区时可以采用的一般算法。从长远看,该区域的设置和相关执法方式的改变可解放一定数量的警力,并有效改善道路通行秩序。     

区域高峰时段多向绿波控制策略

从感应控制思想着手,采用面控的策略,寻找缓解城市一个区域道路交叉口高峰时期拥堵的有效方法。提出基于交通流相容性原理的协调式感应控制方案,针对城市交通高峰时期,在单条路径实现绿波控制的基础上,根据检测器检测信息实施区域多向绿波带,以提高区域交通信号的控制效率,使整个区域的通行能力达到更大和延误更小。最后用一简单路网说明该控制策略的思想。     

城市信号控制路网中的路段行程时间估计方法

为了精确检测城市信号控制路网中的路段动态行程时间,分析了路段流量受交通信号控制策略影响的波动规律,提出了基于交通量图偏移的路段行程时间计算方法。研究了不同断面交通量图的相似性,根据最大相似度时交通量图的偏移,计算了断面间路段动态行程时间,并与调查结果进行了比较。比较结果表明:在城市路网封闭路段,平峰、高峰的不同时间长度内(5、10、20 min),平均行程时间最大平均相对误差为7.1%,因此,计算方法可行。     

转向比例与合理干路网密度研究

建立了居民平均出行距离、转向比例、交叉口间距之间的基本关系,结合交通信号控制系统的特性,对合理的交叉口间距、路网密度进行了分析。将街区尺度、路网密度、居民平均出行距离联系在一起,指出大的街区尺度会造成较大的转向比例和绿波交通控制体系效益下降,对其他学者提出的合理交叉口间距进行了补充解释,并进一步缩小了合理干路网密度的取值范围。最后提出在规范修编中加大干路网密度的建议指标。     

我国多层分布式交通信号控制系统结构的研究

现在我国大部分城市出现了多种交通信号控制系统并存的情况，由于这些交通信号控制系统来自不同国家的不同生产厂商，系统内部的结构和通信协议、控制命令格式等部不尽相同，因此不能满足统一进行交通信号控制管理的需要。本通过对几个典型交通信号控制系统的结构分析，提出我国多层分布式交通信号控制系统结构，并且对构成系统的各个部分的功能进行了讨论，从而达到既能够兼容多个交通信号控制系统，又能够独立发挥交通信号控制系统的功能的目的。     

一种基于模糊逻辑的城市交叉口交通信号控制方法

提出了一种基于模糊逻辑的城市交叉口交通信号控制方法,此方法不需要建立复杂的交通模型,可以有效地解决交通信号控制过程中复杂和随随机难题,同时应用加权系数的遗传算法对模糊逻辑控制器的参数进行了优化,仿真结果表明模糊逻辑控制可以成功地应用于城市交叉口交通令号控制中。     

考虑交叉口不同饱和度的路网动态分区方法

为了便于信号控制策略的实施,针对路网中不同状态的交叉口,考虑子区内交叉口的同质性和关联性,提出了基于不同拥挤程度的路网动态分区方法.首先考虑相邻交叉口的交通关联度和相似度,建立了路网动态分区模型;然后结合谱图理论设计了动态分区算法,根据特征向量元素,对路段、交叉口的拥堵程度进行划分;最后提出了动态子区划分评价准则.算例结果表明,本文提出的方法既能有效地保证相关性较强的交叉口划入同一子区,又使得各子区内部路段的拥堵程度比较均衡,有利于各种不同拥挤程度的子区信号控制方案的选择和实施,对于交通信号控制方案的设计有实际的指导意义.     

基于Optima的实时在线交通流预测方法研究

目前城市道路交通流预测主要是基于物理模型、数理统计特性并融合部分智能预测算法来实现的,而对于一些影响预测效果的重要交通因素,诸如FIFO原则、交通信号控制方案等在现有的预测方法因无法很好地引入和描述而忽略.本文提出了一种基于Optima系统实现的实时在线交通预测方法,通过建立路网模型、需求模型及初始OD矩阵获取路网实时状况,并通过构建关联数据库实现实时路网模型信息、交通信号控制信息的有效对接,依据TRE算法预测路段进出口的累积流量并结合模型分配值、历史数据实现实时在线交通预测.以北京市望京区域为例进行仿真验证,通过误差分析,获得了较为理想的预测效果,验证了该预测方案的有效性.     

信号博弈下的交叉口TSCA间的协调学习模型的构建

针对路网中交叉口之间交通流的关联性、动态性及不确定性，应用了信号博弈作为交叉口交通信号控制agent（TSCA）间协调的模型，以分布式Q强化学习中Q值更新来进行其效用函数的学习，通过引入记忆因子对奖惩函数进行设计，及相邻交叉口之间的影响建立权值函数，构建了协调学习的仿真实现流程，并通过实验仿真验证此模型的有效性。     

基于微粒群算法的过饱和交叉口群信号优化研究

城市道路基础设施和建设与交通需求不匹配会导致城市过饱和状态交通频现,利用交通信号控制改变交通系统内车辆的运行规则是解决问题的必经之路。将微粒群算法应用于过饱和状态交叉口群信号协调优化当中,并通过VISSIM仿真评价信号协调优化效果。研究结果显示,经过信号优化,过饱和状态路网中各交叉口的延误车辆数、停车次数、排队次数均有所下降,路网的交通运行情况有明显的改善,一定程度上疏解了过饱和状态交叉口群。     

浅谈城市道路路网布局设计

城市道路网是指城市范围内由不同功能、等级以及区位的道路,以一定的密度和适当形式组成的网络结构。它是为了适应当下城市交通的多方面要求而形成的。它是城市总体规划布局的骨架,为城市的交通、绿化、公共事业管线铺设以及城市的建筑面貌等各个方面都有着巨大的作用。因此,有关人员必须要重视城市道路路网布局设计,根据城市的实情展开。对当前国内的城市道路路网布局进行分析,简析道路路网布局设计中的相关要素,并以实例进行论证,以指导类似工程的开展。     

重庆市主城区交通信号控制对策研究

随着城市化建设的不断加快,交通拥堵现象越来越突出。以重庆市主城区道路交通为例,分析主城区的交通现状和交通信号控制存在的不足,提出改善交通信号控制的策略,并给出交通信号控制未来的发展方向,为山地城市解决交通拥堵问题提供一定的参考。     

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模糊控制器的应用于1977年首次在文献中提出,其中指出对于有简单绿灯延时控制的单车道交叉口,模糊控制器比车辆感应式控制器更具优势。此后,模糊控制器有了进一步发展,关于交通信号控制的模糊逻辑方法的研究也进一步深入,该方法被陆续应用于无转向车流的双车道交叉口、无限制的单车道交叉口、多交叉口、相位顺序和相位时长控制、拥挤交叉口和路网等等,尤其在高负荷和不均衡交通流条件下表现出优于传统交通信号控制方法的特性。模糊逻辑方法可以改善自适应交通信号控制,改变自适应控制器和TMS的整个决策过程,很大程度上改善未来的交通需求管理方法,然而这类交通信号控制和交通需求管理方法的实际应用并不多见。在诸如沙特阿拉伯这样的发展中国家,学者应根据本国的特有情况研究基于模糊逻辑的交通信号控制与TMS的发展潜力,从而减少拥挤导致的各种损失。     

与交通控制协同的交通流准均衡分配模型研究

本文从路网均衡最优的角度，考虑交叉口交通信号控制对交通流的阻滞延误，建立了以路网总出行时间最小为目标的交通流均衡分配方程。通过引入拥挤度的概念，提出一个准均衡分配算法，算法不苛求能在一个问隔内使混乱交通流趋于平稳，而是在一定交通需求下，根据路段的运行状况（拥挤度），加载或卸载路段交通量，并考虑驾驶员出行特性，优化交叉口最佳信号配时，使交通流在不断反馈与不断调整过程中达到最优。