基于相位优化的干线双向绿波协调控制方法

为了提升城市干线双向绿波协调控制的效果,提出一种基于交叉口信号相位优化的干线绿波协调控制方法。该方法通过优化干线上交叉口的信号相位组成和相位顺序,来增加干线上相邻交叉口间相位差的调整区间,从而提升干线双向绿波带的带宽。案例分析指出,相比于传统的图解法,新方法能够提升城市干线双向绿波带的带宽,减少车辆的延误和停车次数。同时,新方法设置的绿波速度更能满足干线设计速度。     

基于叠加相位的干线绿波协调控制方法研究

现有的绿波协调控制图解法和数解法存在干线交叉口处的绿灯启亮时刻难以与对应方向的车流到达时刻相匹配的问题,造成了部分时空资源的浪费,压缩了双向的绿波带宽,影响了干线协调控制的效果。针对这一问题,提出基于叠加相位设计方法的干线绿波协调控制方法。该方法在传统方法求解结果的基础上,根据绿波带的设计速度,插入叠加相位,灵活地错开调整交叉口沿干线的两个行驶方向的绿灯启亮时刻,更好地匹配其与对应方向车流的到达时间;以最大化双向绿波带宽为目标建立规划模型,并利用二分法设计求解算法,实现对最大绿波带宽和各交叉口配时的计算。研究结果表明:基于叠加相位的干线绿波协调控制方法可以实现在不改变绿波设计速度的情况下,有效增加双向绿波带宽,减小干线延误,缓解交通拥堵;相较于传统的绿波协调控制方法,该方法将绿波带宽提高了140%,将干线的平均延误减小了86.2 s,有效缩短了各交叉口的行程时间。     

干线局部拥堵的绿波带与红波带协调控制策略

中国城市机动车保有量快速上升,导致交通需求与供给之间的矛盾日益突出,城市交通拥堵日益严重。针对干线局部拥堵提出绿波带与红波带协调控制策略。其原理是:通过绿波带控制,利用下游交叉口和路段,对瓶颈交叉口的拥堵车流进行快速疏散和卸载;通过红波带控制,运用上游交叉口和路段的空间优势,有效地将到达瓶颈交叉口的车流分别截流在上游的交叉口和路段,延长其到达瓶颈交叉口的行程时间,以防止瓶颈交叉口的拥堵蔓延和上溯。选择交叉口进口道协调相位饱和度和路段排队长度比作为评估指标,讨论协调控制策略的启动与结束条件。通过交叉口关联度模型分析协调控制的范围,并对协调控制的绿波带和红波带进行控制方案设计。算例分析表明,绿波带与红波带协调控制策略可以明显降低车辆在干线交叉口上的平均停车次数(-15%)和平均延误(-27%),提高干线交通运行效率。     

直左复线有轨电车干线可变带宽绿波模型

为降低有轨电车在交叉口的停车次数和交通延误，同时兼顾社会车辆通行效率，提出可容纳直行线路、左转线路有轨电车和社会车辆3类绿波系统的干线信号协调控制方法。设计直左轨道分叉交叉口的4种信号相位组合方案，构建社会车辆绿波系统、有轨电车直行线路和左转线路绿波系统的约束条件，以及3个绿波系统的交互性约束条件。基于可变绿波带宽优化模型，提出以社会车辆绿波带宽最大为优化目标的混合整数规划模型，并应用算例对所提模型进行有效性验证。研究结果表明：算例中有轨电车线路绿波带宽为10 s，社会车辆双向绿波带宽不低于34 s，最大绿波带宽为63.6 s。本文模型能够在满足直行与左转复线有轨电车绿波通行的条件下，为干线社会车辆提供最大带宽绿波，有效提升了直左复线有轨电车与干线社会车辆整体的通行效率。     

考虑转向有轨电车线路的干线绿波优化

为弥补对包含有轨电车的干线绿波优化能力的不足, 提出了一种基于多路径绿波模型的干线绿波优化模型, 确保干线转向有轨电车与干线直行社会车辆的通行效率与独立运行; 确定了转向有轨电车线路的信号相位与干线社会车辆信号相位之间的协调关系, 构建了干线绿波模型的基本约束条件; 考虑有轨电车停车过程的加、减速特性, 以及通过交叉口时清空时间的要求, 建立了有轨电车补充约束条件; 设置了相位顺序控制变量, 增大解空间, 提高了干线绿波优化模型的建模能力; 设置旅行时间变量, 保证社会车辆行驶在路段规定的安全速度之内, 确保有轨电车上、下行总旅行时间一致, 保障调度运行的高效合理; 在满足有轨电车绿波带宽基本要求的条件下, 构建了社会车辆绿波带宽最大化的目标函数; 应用干线绿波优化模型对南京麒麟镇有轨电车干线路段沿线4处交叉口进行了交通信号协调优化。研究结果表明: 干线绿波优化模型能对各交叉口信号相序进行优化, 为有轨电车提供包含转弯相位的绿波; 优化后干线信号周期为142.4 s, 各交叉口相位差分别为0、116.8、52.0、5.7 s, 单方向社会车辆绿波带宽为26.6 s, 上、下行社会车辆绿信比达到37.4%, 有轨电车绿波带宽为10 s, 满足干线系统交通需求。      

基于带宽最大化的城市干线子区划分技术研究

针对以直行车流为主要流向,实行两相位控制的城市干线,基于经典的MAXBAND 模型,建立了干线分子区协调控制模型.该模型自动将干线分为若干具有3–6个交叉口的控制子区,每个子区追求最大化绿波带宽,不同子区协调方向的直行车辆享有尽可能均等的绿波通行时间.采用遗传算法求解模型,求解结果显示,分段点一般为周期相对较大或间距较大的交叉口.通过与Synchro 优化方案相比,本文模型优化的方案可以使子区的平均带宽有效率提高27.8%.利用CORSIM对分别采用本文模型和Synchro 划分的 6 种配时方案进行仿真,结果表明,与后者优化的方案相比,本文模型优化的方案具有更优的干线平均延误、平均车速、停车率等性能指标.     

现代有轨电车交叉口信号控制研究

为了减少有轨电车在城市道路交叉口的停车次数,降低车辆的行程时间,通过研究了对各个交叉口信号合理配时,并对相邻较近的几个交叉口进行协调控制,从而提出干线绿波控制方案。借助交通仿真软件Synchro对优化前后进行了仿真评价,结果表明实施干线绿波控制后车辆延误明显降低,节约了乘客的出行时间,有助于改善有轨电车的运营状况。     

基于速度波动区间的双向绿波优化控制方法

针对现有干线交通信号绿波控制方法采用平行等宽的绿波带宽,无法考虑相邻交叉口间交通流运行速度波动性的缺陷,引入了基于路段速度波动区间的不等绿波带宽,提出了干线交通双向绿波优化控制方法.该方法在满足非绿波相位交通需求的前提下,以相邻交叉口之间的绿波带宽最大化为优化目标,通过构建带宽最大化模型,调整相邻交叉口之间的相对相位差,并以重叠度检验为约束条件,防止了绿波带断层现象的产生,进而实现了干线道路交通信号的双向绿波控制.以昆山市长江路为例,基于效率层面的评价指标对提出的干线交通双向绿波优化控制方法性能进行评估,结果表明:该方法较之传统的绿波控制方法在绿波带宽方面增加了11.8%,在交通延误和车辆排队长度方面分别减少了15.34%和10.86%.     

车路协同下考虑绿波协调的公交优先控制

在绿波协调控制交叉口群中,为分析公交优先控制对后续交叉口群的扰动,基于车流运行时间偏移分布,以概率期望描述了交叉口各相位绿时左端和右端时长变化引起的后续交叉口群在绿波带内、绿波带间的延误变化;采用组合优化的方法,以交叉口群在车速引导下的公交通行效益优化为上层模型,以交叉口群在公交优先控制下的延误优化为下层模型,对公交引导车速和信号控制参数进行协同优化.通过算例分析表明,公交优先控制模型有效提升了交叉口整体通行效益,最大化减小了对周边交叉口群的不利影响.     

基于排队延误模型的干线协调控制配时方法

利用有限元排队模型分析信号控制交叉口排队队长与交叉口通行能力、排队延误间的相互关系,在此基础上建立交通高峰期干线协调控制的混合线性规划模型,对干线协调控制的配时参数与相位时序进行优化设计,采用实例验证,该方法能够使干线道路的通过能力和平均延误得到良好改善。     

适于不等双周期的干道双向绿波协调控制数解法

针对现有数解法研究主要适用于单周期控制方式的不足，本文提出一种适于不等双周期的干道双向绿波协调控制数解法，通过重新定义双周期控制方式，打破了双周期交叉口信号周期时长固定为公共信号周期时长1/2的局限，并归纳了双周期交叉口的2种协调类型。本文算法首先通过计算干道的公共信号周期允许变化范围，为各交叉口选择合适的信号周期控制方式；其次，通过分析双周期交叉口的协调特点，推导出适用于双周期交叉口的理想交叉口间距计算公式；然后，通过设定双周期交叉口各相位绿信比的分配比，实现协调方向相位绿信比的分配；最后，以最大调整偏移绿信比之和最小为优化目标确定绿波协调控制方案。算例结果分析表明，与双周期模型法和单周期数解法相比，本文数解法求解方案的干道双向延误时间分别减少16.0%与19.6%，停车次数分别减少15.1%与15.5%，特别是本文数解法的求解方案能使支路车流和行人过街的平均延误时间较单周期数解法分别减少46.0%与50.7%。可见，本文数解法能够获得理想的绿波协调效果，扩大数解法的适用范围，在减少交叉口延误时间方面表现出明显优势。     

城市干道信控交叉口最小间距计算

为提高城市干道信控交叉口交通安全水平,提出信控交叉口的感知反应区域、 减速行驶区域、排队区域等上游功能区空间要素长度公式,在此基础上,通过红灯、黄灯 损失、黄灯起始、绿灯等信号时段车流运行规律分析,建立上游功能区长度模型.然后提出 考虑反应视距的下游功能区长度模型,从而确定基于功能区长度的信控交叉口最小间距 公式.最后应用逼近理想解排序法,以某干道相邻信控交叉口为例进行计算及评价.评价 结果表明,与现状相比,满足最小间距的相邻信控交叉口区域交通安全水平较高;当间距 大于最小间距数值时,该区域交通安全水平趋于稳定.通过基于信号配时的功能区长度建 模,提出的最小间距计算方法可优化信控交叉口间距方案,提高交叉口布局的合理性.     

基于非线性优划的干道交通信号过渡模型研究

传统的干道协调系统中,干道信号控制方案间切换将会产生车流中断或扰动,无论是多时段控制、感应控制或自适应控制都存在这样的问题。针对传统过渡方法不是建立在优化过渡时期评价指标的基础上以及为了提高城市干道信号控制过渡时期车流的运行性能,建立了基于干道总延误最小的非线性约束过渡模型。通过同步式调整干道各交叉口的过渡周期长度与相位差来优化干道系统过渡时期性能,考虑车流离散因素对干道延误性能的影响,并通过改进的遗传算法求解。最后采用Visual C++调用仿真软件VISSIM内部COM接口进行案例分析。结果表明,与传统过渡方法两周期、三周期、减法（Subtract）、短路径（Shortway） 相比,所提出的过渡方法使道路延误性能平均提高了19.6%, 15.2%, 10.5%, 9.8%。该方法在大范围的交通和几何条件下的表现具有一定优势,在保证干道过渡延误性能的同时也给干道提供了最优的绿波带。     

面向单向交通路网的绿波协调设计方法

为提高单向交通路网运行效率，本文提出了一种单向交通路网绿波协调控制方法。首先， 分析不同类型的单行环路特征，考虑行人专用相位，建立单行环路中的路段行驶时间与交叉口信 号配时参数之间的约束关系，推导环路偏移绿信比的计算公式，以所有路段平均偏移绿信比最小 作为优化目标，给出最佳公共信号周期优化算法；然后，分析环路偏移绿信比与各路段偏移绿灯 时间的关系，根据约束关系将各个最小环路的偏移绿信比分配到环路上的单向路段，推导绿波带 宽大小计算方法；随后，以单向交通路网平均带宽占比最大为目标优化交叉口绿信比，给出交叉 口相位差计算方法，实现单向交通路网信号协调控制方案的优化求解；最后，以一个3×3的单向交 通路网为例进行案例分析，结果表明：利用本文方法求得的信号配时方案可以获得明显的绿波效 果，能够使所有交叉口的带宽占比均在70%以上，总体绿波效果优于SYNCHRO方案。针对未饱 和状态下的3种不同流量输入条件，利用VISSIM仿真实验，发现与SYNCHRO方案相比，本文提 出方案的路网直行车辆平均延误时间分别降低了9.0%、16.4%、26.1%，平均停车次数分别降低了 31.2%、48.8%、41.6%，路网的服务水平明显提升，有效验证了本文方法的可行性与优越性。     

基于多智能体的城市交通区域协调控制方法

在分析城市道路交通信号控制特点的基础上,提出了基于多智能体的城市道路区域协调控制方法.在单路口Agent中引入加强学习方法,实现交通信号实时在线调整;在由多交叉口构成的区域路网中,以车辆平均延误为目标,通过多路口Agent之间的协调机制,实现城市交通区域信号控制的智能协调和全局优化,提高整个区域交通的效率,减少车辆的延误.通过仿真实验,与定时控制和感应控制相比,该方法使车辆的平均延误明显减小.     

城市主干路协调配时实证

交叉口信号控制在城市交通管理中占有举足轻重的地位。在现有的交通设施条件下,充分挖掘交通控制系统的功能,通过协调城市主干路各交叉口的信号配时,可以有效改善城市主干路的通畅性,缓解城市交通紧张问题。本文概括城市主干路协调控制的基本原理、措施,以广东省河源市主干路为例,运用干线协调控制理论,建立线控系统,通过SYNCHRO软件对系统进行优化,利用VISSIM仿真软件对线控实施前后道路的运行状况进行对比。结果显示：采用线控优化后,该干线高峰时段的车辆延误和平均行程速度都有显著提高。     

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城市交通道路中很多都采用了干道协调加单点感应模式,实施公交信号优先（TSP）,公交专用道通行相位一般为协调相位,这要求优先策略满足周期稳定的要求.考虑协调控制的约束,以实际关键交叉口为对象,通过VISSIM-VAP模块实现了满足特定约束的TSP策略控制逻辑.仿真分析不同流量条件下TSP策略对最佳周期的影响以及单位绿灯延长时间、初始绿灯时间等关键控制参数的优化方法.结果表明：在特定流量组合下,与传统TRRL公式法相比,增加周期存在一定效益;单位绿灯延长时间、优先相位初始绿灯时间的取值均需考虑特定的流量条件;且对比发现,红灯早断策略的效果略优于绿灯延长策略.     

基于有效绿灯时间利用率的自适应控制策略研究

为了优化单点交叉口信号控制方案,使其适应各个进口道方向交通流动态变化,提高交叉口通行效率,根据交叉口进口道排队车辆数建立有效绿灯利用率模型,提出了一种交叉口自适应控制策略.有效绿灯时间利用率模型以交叉口通行能力最大为控制参数,实时优化确定出最佳相位放行方案以及最优相位切换方案,根据进口道排队车辆最大流向的排队车辆数和车辆到达预测确定相位放行绿灯时间.利用VISSIM交通仿真软件对该自适应控制策略仿真运行,与定时控制以及感应控制对比,评价分析不同车辆到达情况下交叉口通行情况.结果表明:该自适应控制策略能有效降低车均延误,提高交叉口服务水平.