过饱和状态干线协调控制策略适用性研究

续进式绿波协调和同步式绿波协调,均为经典干线协调控制策略。我国传统使用的续进式绿波协调策略,已无法满足高饱和度交通流的需求,甚至会对复杂多变的交通状况产生负面影响。续进式绿波控制在过饱和状态的失效机理,是由于续进式协调控制中上游交叉口先放行,当下游交叉口排队未完全消散时,导致上游绿灯初期放行车辆的二次停车,造成延误增大甚至排队溢出。过饱和状态时,同步式绿波协调更有利于车辆连续不间断地通过交叉口群,车速越高则绿波带越宽,控制效果越显著。以此为基础,基于 Vissim 仿真的建模分析,对比分析了不同交通饱和度,尤其是过饱和状态下,2种干线协调控制策略效果,并对结论进行了实例验证。      

干道交通瓶颈交叉口的红波双向协调控制模型

针对当前城市干道瓶颈交叉口交通拥堵状况,从信号控制角度提出了1种红波双向协调控制模型,对于缓解此类问题具有现实意义.模型是在流量均分思想和绿波协调控制时距图分析方法基础上建立的1种双向协调控制模型,能够针对干道瓶颈交叉口上下游交通流不同的交通控制需求分别实施红波协调控制和绿波协调控制,并通过引入红波控制参数,可以满足不同的交通控制策略需求.以佛山市顺德区南国西路为案例,通过对Vissim仿真评价数据进行协调前后对比分析,结果表明模型能够有效减小瓶颈交叉口排队长度39.48%,缩短行程时间22.01%,验证说明了模型的有效性.      

绿灯终点型双向绿波协调控制数解算法

根据绿灯终点型绿波带设计需求，在绿灯中心点型双向绿波协调设计数解算法的基础上，建立一种绿灯终点型双向绿波协调控制数解算法。首先，针对上游交叉口协调相位绿灯时间短于、长于下游交叉口协调相位绿灯时间的2种情形，利用车辆行驶轨迹图对比分析绿灯终点型绿波协调控制方法的优势；然后，推导出理想交叉口间距的计算公式，分析中间交叉口的相位差调整方法，并给出中间交叉口偏移绿信比的计算公式，实现干道公共信号周期、交叉口相位相序以及相位差的组合优化，完成面向绿灯终点的双向绿波协调控制设计；最后，通过算例分析对比绿灯起点型、绿灯中心点型和绿灯终点型3种绿波带设计方案，仿真验证不同双向绿波带设计方案的协调控制效益。研究结果表明：在协调方向绿灯尾时仍有车辆通过交叉口的场景下，尽管绿灯起点型、绿灯中心点型和绿灯终点型3种绿波带设计方案的绿波带宽度相等，但在减少整个受协调车队延误时间方面，绿灯终点型双向绿波带设计方案的协调控制效益最为突出，与绿灯起点型和绿灯中心点型方案相比，绿灯终点型方案使协调车队的双向平均延误时间分别减少了44.5%与15.9%；绿灯终点型绿波带设计方法能够保证队尾车辆顺利通过下游交叉口，在提高协调车队整体服务水平方面具有重要作用。     

面向协调路径集与双环结构的区域绿波控制模型

考虑到区域内交叉口之间的方向性协调控制需求，以协调路径集作为区域绿波控制对象，针对双环相位结构建立一种区域绿波协调控制模型。通过对协调路径链、协调路径进行特征表述，结合协调路径的相交情况，分析在进行区域绿波协调控制设计时，不同类型的交叉口协调相位时间基点约束条件；在初选协调路径集的基础上，通过分析公共信号周期、相位时间、相位结构、相位差等优化变量之间的约束条件，以所有满足协调控制设计的协调路径总流量最大为优化目标，建立面向协调路径集与双环结构的区域绿波控制模型，实现对区域绿波协调控制参数的综合优化。模型通过引入协调路径决策变量以及设置交叉口协调相位基点最大允许偏移时间，保证通过区域协调路径集再优选后，纳入最终协调路径集的各协调路径上下游交叉口的协调相位基点受到最大允许偏移时间约束，以获得理想的绿波协调控制效果。算例仿真试验结果表明：与Synchro软件的单点优化和区域协调信号配时设计方案相比，所提模型方案的协调路径集平均延误时间分别减少了35.5%和18.1%，平均停车次数分别减少了74.1%和63.8%，所提模型方案的整个路网平均停车次数分别减少了38.9%和25.1%，可见所提模型能够最大限度地保证区域内协调路径集的绿波协调控制效果，在减少区域停车次数方面效果显著。     

进口混合放行下的城市干道信号双向绿波协调方法研究

考虑不同交叉口平面几何特点与交通流运行特性及所选信号相位的差异性,提出一种混合放行方式下的干道交叉口群双向绿波协调控制模型,使各交叉口信号不受放行方式的制约,在获得协调方向最大绿波带宽的条件下,兼顾不同方向实际带宽需求,避免了对称放行模型MULTIBAND (MAXBAND)中兼顾双向绿波带等宽而造成某一方向富余绿波的舍弃或浪费.相比进口单独放行方式下的双向绿波协调控制方法,具有更高的科学合理性和广泛适应性.以深圳市横坪路-中山大道-深汕路干道为例,通过VISSIM仿真评价结果表明,该模型改善效果更为显著.     

考虑关键路径序列的干道绿波协调控制方法

传统的干道协调控制通常以协调流向的通行效率最大为优化目标, 然而在实际交通流量波动环境中, 某些非协调流向的流量在局部时段可能与协调流向相当甚至高于协调流向, 从而影响干道运行的总体效率。为了解决该问题, 研究了1种考虑关键路径序列的干道绿波协调控制方法。利用路径流量分担率和行程时间指数计算各车辆行驶路径的重要度, 并采用系统聚类算法识别干道上车辆行驶的关键路径。在此基础上构建了考虑关键路径序列的干道绿波协调控制模型: 考虑了各关键路径信号相位之间的协调关系, 设置了含0-1变量的信号相位矩阵, 并构建模型的基础约束条件; 设置了无效带宽存在性判断变量和最小重要度判断变量, 构建了考虑路径重要度的绿波带宽分配策略, 确保绿波带宽优先分配给重要度大的关键路径; 以关键路径序列加权绿波带宽总和最大为优化目标, 构建了模型的目标函数。利用VISSIM仿真软件搭建仿真环境, 以武汉市中山路4处交叉口组成的干道路段为例进行仿真验证。实验结果表明: 相比于传统的干道绿波协调控制方法和干道多路径绿波协调控制方法, 考虑关键路径序列的干道绿波协调控制方法使得干道平均延误分别减少了12.1%和4.8%, 平均排队长度分别减少了13.6%和7.6%, 平均停车次数分别下降了16.5%和9.7%;各关键路径的车辆平均行程时间与自身重要度大小严格成反比, 避免了绿波带宽的浪费。      

考虑上下游交叉口延误的干线公交优先模型

为克服干线绿波协调控制中上游交叉口公交优先控制策略对绿波协调方案和下游交叉口造成的影响,在单点公交优先控制策略的基础上提出了一种综合考虑上下游交叉口延误的干线公交优先模型。该模型以红灯早断、绿灯延长为基本策略,将相邻上下游交叉口车辆综合加权延误作为优化目标,保证上游交叉口公交优先通行的同时,尽量减少对干线绿波协调控制和下游交叉口的影响,并以干线协调控制下的上下游交叉口为例,利用Vissim进行仿真验证。结果表明:该模型与单点公交优先相比虽然上游交叉口车均延误增加2.6%,但下游交叉口车均延误降低10%,上下游交叉口综合车均延误降低3.7%,一定程度上缓解了公交优先控制策略与绿波协调控制策略互相冲突的问题。     

缓解大型活动拥堵的城市干线交通协调控制

为缓解大型活动交通拥堵,针对活动期间拥堵演化特征以及交通需求和道路时空资源的耦合关系,研究以精细化管控为导向的、基于红波和绿波理念的干线协调控制系统方法.面向大型活动期间的线拥堵和辅助局域网络拥堵疏解的要求,构建干线协调控制的基本框架,进而确定决策交叉口,采用图解法分情况研究了红波协调控制相位差和绿波协调控制相位差的确定,给出了计算模型.结合2个真实路段采集的交通数据,对提出的方法和模型进行了仿真测试.结果表明,基于红波、绿波理念的干线协调控制可有效均分交通压力,瓶颈交叉口拥堵状况得到缓解,平均排队长度相比现状方案降幅分别为72%和70%;整个干线交通流有序性得以增强,车辆通过流量相比现状方案增幅分别为19%和22%.所提方法在现有交通设施条件下,协调优化道路交通系统的时空要素,有利于提升大型活动期间路网运行效率、改善活动参与者和居民出行品质.      

进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制数解算法

针对进口单独放行的信号相位设计方式,遵循绿波带宽度最大化设计理念,利用干道协调控制中的时距分析方法,给出了进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制数解算法。通过优化选取各交叉口的信号相序组合,确定干道交叉口的最佳公共信号周期与相位差取值,计算不同干道行驶方向的绿波带宽度。分析结果表明:与进口对称放行方式下的数解算法相比,进口单独放行方式下的数解算法能使理想交叉口间距取值具有更大的选取空间,更适合于对交叉口间距不齐的多个干道交叉口进行绿波协调控制;进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制方法能够获得较好的控制效果,特别是对于交叉口间距参差不齐的干道交通条件同样具有较强的适应性。     

基于车速与信号协同优化的区域绿波协调控制模型

针对车路协同环境下的区域绿波协调控制问题，根据自动驾驶车辆车速可控的特点，提出利用绿波车速与信号配时的协同优化方法，建立一种区域绿波协调控制模型。模型在信号配时与相位相序优化的基础上，增加对路段绿波车速的优化，为车路协同环境下的自动驾驶车辆提供路段车速引导方案；通过扩大优化模型的可行解空间，以解决区域协调中相位差的设计问题；选取绿波带宽折减率与通行速度折减率的加权量作为模型评价指标，使得设计方案能够实现绿波带宽与通行速度的综合最优。算例结果分析表明：模型可以根据不同的绿波带宽权重系数，求解相应的绿波带宽与通行速度综合最优协调控制方案，其中绿波带宽最优方案的路网绿波带宽占比均值能够达到95%，明显优于TRANSYT模型的绿波协调优化效果。VISSIM仿真结果显示，与TRANSYT优化方案相比，所提模型方案能够减少干道平均停车次数39%，缩短交叉口平均延误时间10%，使区域交叉口的通行效率得到进一步提升。     

基于Synchro仿真的城市干道交通信号协调控制优化

为了提升城市道路交通通行能力,缓解城市交通干道交通压力,对交通干道进行双向信号协调联动控制.首先综合考虑交叉口排队因子、流量因子和周期长度因子,根据可协调阈因子划分协调控制子区.其次,为有效缓解交通干线协调方向车流饱和度不均匀现象,灵活错开绿灯启动时刻,更好匹配车流到达时间,合理设置搭接相位,增加双向绿波带宽.然后,根...     

基于Multi-Agent的区域交通协调控制研究

提出了一种基于Multi-Agent的区域交通协调控制系统。系统针对路网中各交叉口交通流相互影响的特点，构造了一种基于分布权值函数的分布式Q学习算法，采用此算法实现了Multi-Agent的学习以及协调机制。通过各Agent间的协调控制来协调相邻交叉口处的控制信号，从而消除路网中的交通拥塞。最后利用微观交通仿真软件Paramics对控制算法进行了仿真研究，仿真结果表明了控制算法的有效性。     

非对称相位相序方式下的双向绿波协调控制图解法的优化

为缓解交通拥堵,减少车辆在交叉口的延误,利用干道双向绿波协调控制中的时间-距离分析图,找出制约双向通过带带宽的瓶颈交叉口,经过对主干道交叉口相位差和相位相序的改善,对经典的双向绿波图解法进行优化。算例分析表明,相比于经典的双向绿波图解法,优化后的双向绿波协调控制图解法能确保干道协调控制系统获得更大的绿波带宽,绿波协调控制效果得到了有效提升,两个方向的带宽分别增加了56%和33%,可以有效地改善交通流的运行状态,且图解法简单直观、方便应用,有利于工程应用。     

进口单独放行的改进绿波数解法

基于最大绿波带的设计理念,利用干道协调控制中的时距分析方法,建立了一种改进的进口单独放行方式下干道双向绿波协调控制数解法。这一算法能够解决干道中存在双周期、三周期交叉口的问题,使得多周期交叉口存在下依然可以进行双向绿波协调控制,扩大了进口单独放行方式下干道双向绿波协调控制数解法的适用范围。最后给出了算例分析,运用微观仿真软件Vissim对通过算法得到的控制方案进行模拟,仿真结果表明这一方法能够显著的改善延误和停车次数。     

城市道路绿初式绿波协调方法研究

通过分析交叉口协调的几何、交通流、配时等影响因素,采用有序样品聚类法对交叉口时段进行划分.并结合时段流量特征,以车辆通过协调路段绿灯时为原则,建立首个交叉口绿灯启亮时刻为协调原点的绿初式绿波的目标函数与约束条件,通过遗传算法求解最终协调相位差.将优化前、优化后、传统数解法算法得到的相位差应用于实际,对每种相位差运行后的相关交通数据分析发现,绿初式绿波算法可有效减少停车次数、缩短行程时间、提高通行效率.     

基于模糊控制的小区域交叉口群过饱和状态信号协调优化

城市区域交通具有非线性、动态时变性、不确定性的特点,难以建立精确的数学模型.据此,针对小区域交叉口群过饱和状态,研究了基于模糊控制的信号协调优化方案.将现状交通控制下的交叉口群进口道最大排队长度和平均延误作为模糊控制的输入变量,将交叉口绿灯时间调整量作为输出变量,利用模糊C均值聚类获得输入变量的模糊集合和隶属度函数,通过一级模糊控制器和二级模糊控制器分别对区域交叉口群信号进行协调控制,达到减少区域最大排队长度和平均行车延误的目的.通过对武汉徐东商圈过饱和交通状态下的交叉口群进行多次协调控制,并对现状信号方案和协调信号方案进行Vissim微观仿真,交叉口群最大排队长度平均值由201 m减少为63 .6 m ,平均行车延误由110 .62 s减少为22 .68 s .      

基于微观仿真的连续交叉口信号协调研究

城市道路平面信号交叉口的交通问题已成为路网容量的瓶颈,优化相邻交叉口的信号配时对城市交通运行有着重要意义。文中提出应用VISSIM仿真软件对相邻交叉口进行信号协调的研究方法,以西安市长安中路与小寨路交叉口及雁塔路与长安南路交叉口为例,根据调查数据,利用VISSIM仿真软件对其进行仿真模拟,分析其现状,并对两交叉口的信号配时进行优化协调。仿真评价结果表明采用信号协调对交叉口进行优化效果显著,平均延误、平均排队长度、平均行程时间下降明显,能较好地改善交叉口的性能。     

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。     

基于延误模型的城市相交干线协调控制研究

在研究城市交通干线相交情况下,通过对两条相交干线交通流运行特性进行分析,提出了基于最小延误的相交干线联动协调控制方法.该方法运用韦伯斯特配时法计算干线交叉口信号控制参数,以干线排队延误最小为指标建立相位差优化模型.以北京市某相交主干线为例,运用提出的协调控制方法,对相交的两条交通干线同时进行协调控制优化,设计应用于实例的协调控制方案.运用SYNCHRO仿真软件,对方案实施前后的交通运行情况进行对比分析,数据表明,与现状配时方案相比,采用联动协调控制方案后,两条干线的车辆停车延误减少了16.8%.仿真结果表明,联动协调控制方法适用于两条相交干线都需要实施协调控制的情况,能有效地协调相交干线上的交叉口配时,降低车辆在交叉口的延误,提高通行效率.     

交通干线相邻交叉口动态协调控制研究

建立了交叉口交通流的动态模型,基于该模型实现了交通信号相位的动态配时,提出了一种考虑双向绿波的干线相邻交叉口相位差优化控制方法,并采用改进的遗传算法(GA)进行求解,从而实现交通干线分级递阶协调控制,避免了交通拥挤和堵塞。以济南市经十路干线交叉口为对象,选择不同时段的车流量数据进行仿真研究,仿真结果表明,本文提出的控制方案能够有效地减小车辆排队长度,从而提高干线交通畅通,降低车辆平均延误时间,是进行城市交通干线控制有效且实用的方法。