基于定数理论过饱和交叉口车辆能耗研究

针对过饱和信号交叉口车辆高能耗问题,以信号交叉口整个过饱和交通状态持续时间作为研究时段,利用定数理论分析车辆排队长度、停车次数和通行时间,确定车辆在信号交叉口的减速、怠速、加速和匀速行驶时间,进一步依据车辆在不同行驶状态下的能源消耗率,建立了过饱和交叉口所有车辆第1次停车至通过停车线的平均能耗模型.为了验证模型的准确性,以某个两相位过饱和交叉口为例,对不同交通流量下的车辆能耗进行计算,并将计算结果与VISSIM仿真结果对比分析,结果表明,本文模型对过饱和信号交叉口的车辆能耗分析具有一定的合理性.同时,依据此模型分析了信号配时对过饱和交叉口车辆能耗的影响,说明了优化配时参数对于过饱和交叉口车辆节能具有重要意义.     

过饱和交叉口交通信号控制动态规划优化模型

为满足过饱和交叉口信号控制的需求,应用动态规划理论,建立了过饱和交叉口信号控制优化模型,界定了模型的阶段、状态变量和决策变量,推导了平均排队长度状态转移方程和控制器状态转移方程,确定了基于交叉口不同饱和状态的目标函数与约束条件,提出了模型优化框架。非饱和状态以最小化延误为控制目标,饱和状态和过饱和状态以最大化通行能力为控制目标。通过迭代运算判断保持或者切换当前相位,并将控制效果实时反馈以调节下一阶段信号配时方案。以秦皇岛市某交叉口为例,基于实际采集数据得到了非饱和、饱和与过饱和3种状态的交通流量,应用动态规划模型获得配时方案,并与TRANSYT方法给出的配时方案进行了对比分析。分析结果表明:在非饱和状态下,采用动态规划模型计算的平均延误、饱和度、平均排队长度分别为49.3s、0.76、13.7veh,采用TRANSYT方法计算的对应值分别为52.0s、0.78、14.4veh;在过饱和状态下,采用动态规划模型计算的饱和度与平均延误分别为0.85、78.5s,采用TRANSYT方法计算的对应值分别为0.86、82.5s,但对应的平均排队长度为27.3veh,略优于动态规划模型的27.6veh;饱和状态控制效果与过饱和状态控制效果类似。可见,采用动态规划模型可以有效降低交叉口饱和度,减少各相位不同进口道车辆的平均延误。     

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.     

信号控制四路环形交叉口多进口协同放行方法

针对传统信号控制四路环形交叉口环内车辆间相互干扰对交叉口延误的影响,本文提出 1种多进口协同放行的信号控制方法.首先,基于元胞传输模型建立能描述信号控制四路环形交叉口车流特征的动力学模型;并在此基础之上,以交叉口延误为优化目标、配时参数为目标变量建立信号优化模型,利用遗传算法进行优化,从而得到信号配时参数;最后,通过实例对模型的适用性进行分析.结果表明：四路环形交叉口进口道左直车道分流渠化后,环道车辆延误明显降低;与单进口轮流放行方式相比,本文提出的多进口协同放行控制方法能有效降低交叉口车辆延误.     

考虑延误与通行能力的交叉口信号周期优化

目前单交叉口信号控制周期优化多是从评价指标(延误、停车次数、排队长度)或通行能力方面入手,然而评价指标和通行能力之间存在的制约关系对信号周期的优化是至关重要的。针对该问题,以信号周期与相位延误和通行能力之间的关系为切入点,分别对欠饱和、临界饱和及过饱和这3种不同交通状态的信号控制周期影响下相位延误和相位通行能力的梯度变化进行详细分析,构建二者的相近函数,并以此为优化目标,采用遗传算法进行求解。计算结果表明:采用本文算法所得信号周期优于Webster算法计算所得,显示了所提方法的可行性和有效性。     

基于NSGA-Ⅱ算法的逆向可变车道信号配时优化

以相位有效绿灯时间、饱和度和逆向可变车道长度为约束条件,建立交叉口控制延误时间最小、交叉口通行能力最大的双目标函数控制模型,运用NSGA-Ⅱ双目标优化算法,求解目标函数,获得以通行能力相对占优的信号配时方案,达到交叉口控制效率提高的目标。以重庆某交叉口实际数据为例,用NSGA-Ⅱ算法对设置可变车道后的配时优化方案求解,并与现状配时方案进行对比,设置逆向可变车道和优化信号配时能够提高交叉口通行能力,降低控制延误。     

锯齿形过饱和公交优先信号交叉口进口道延误研究

公交优先是缓解城市交通问题的一种有效方法,故提出在过饱和信号交叉口进口道处设置成锯齿形,并设置车道预信号灯。本文基于定数理论的背景和信号交叉口延误理论,在已有延误研究的基础上,对过饱和信号交叉口进口道延误进行分析,推导出相应的进口道延误公式,通过对公交优先方隶实施前后的交通效益评价对比,证明该方案是有效且可行的。     

快速路出口衔接过饱和交叉口信号优化方法

高峰时段内,由于地面道路通行能力有限,城市快速路出口匝道方向的地面交通流处于过饱和状态,甚至造成出口匝道排队溢出,引起更严重的交通拥堵.针对该问题,本研究在出口匝道和地面交叉口设置控制信号,考虑地面道路的通行能力约束,建立双层规划模型优化该区域交叉口的控制信号方案.该模型的下层规划,优化每个独立交叉口的控制信号方案;模型上层规划,优化区域交叉口的控制策略.利用乌鲁木齐外环快速路出口匝道区域作为实例,结合Vissim仿真对该模型进行验证与分析.结果表明,双层规划模型的优化方案可以有效地防止快速路出口排队溢出及主线拥堵,在提升该区域的整体系统性能上比运用常规非线性规划模型的效果更好.     

逆向可变车道交叉口信号配时优化方法

为提升逆向可变车道交叉口通行效率,提出一种基于逆向可变车道交叉口信号配时优化方法.假设车辆到达服从泊松分布,基于逆向可变车道交叉口车流运行特征,构建了逆向可变车道交叉口通行能力和延误计算模型;以周期时长、主预信号控制、逆向可变车道长度及饱和度等为约束,交叉口通行能力最大和平均延误最小为目标,建立了交叉口信号配时双目标优化模型,采用模拟退火算法求解.选取南昌市某交叉口分析了其设置逆向可变车道后,在高、中、低流量及不同左转比例下的运行效果.结果表明,本文所提方法在不同流量下均能提高交叉口的通行能力并减少延误,且更适合高流量交叉口;当高流量交叉口左转比例大于 20%时,交叉口通行效率改善更加显著.     

基于关键冲突车流的交叉口饱和度计算及应用

提出基于关键冲突车流的交叉口饱和度（CCF饱和度）计算方法,可得出最佳配时条件下的整个交叉口（信号控制或非信号控制）的饱和度．该方法可用于信号控制设计前的交叉口渠化方案优化,同时适用于中观层面交叉口评价,可迅速识别区域关键交叉口．将典型十字形交叉口冲突车流分为2类8组,取冲突车流组合中车道流量之和与冲突点（区域）通行能力之比的最大值作为交叉口饱和度,计算中考虑进口合用车道、右转机动车不受控、行人与非机动车干扰等因素对饱和度的影响．将CCF饱和度与Webster相位等饱和度进行对比,并给出CCF饱和度的应用实例．