基于序关系的交叉口信号配时区间优化模型

为处理交通流不确定性,提高交通信号控制方案的可靠性,结合非线性区间规划理论,提出交叉口信号配时参数区间优化模型.首先,在高峰时段以5min为采集标段对交叉口进行数据统计,并以此构造交通流量区间来区间化不确定参数;其次,以交通流量区间为控制系统输入参数,结合区间数理论,构建以机动车平均延误区间最小为目标的交叉口信号配时参...     

HCO-ADE求解单点交叉口信号配时问题

为克服信号配时问题求解中单一约束优化方法的局限性,提出混合约束优化自适应差分进化算法(HCO-ADE)。以交叉口通行效率为目标建立信号配时优化模型,依据模型中约束条件被满足程度,采用外罚函数法和可行性准则法相结合的混合约束优化策略(HCOS)对约束条件进行处理,并提出饱和度偏好准则作为自适应差分进化算法(ADE)的选择策略,构建HCO-ADE。最后,以哈尔滨市四相位交叉口高峰时段5 min采集标段交通量数据为例,验证HCO-ADE。结果表明：提出的信号配时问题求解方法可行、有效,优于基于饱和度区间可能度的罚函数约束优化自适应差分进化算法(PFCO-ADE),所得信号配时方案较实测方案平均延误减少3.32%,通行能力提高2.16%,能够更好地提高信号配时方案稳定性。     

基于NSGA-Ⅱ-DE的借道左转车道信号配时优化

针对平面信控道路交叉口时空资源闲置问题,提出了基于NSGA-Ⅱ-DE(非支配排序遗传算法和差分进化算法的混合优化)的借道左转车道信号配时优化方法,以缓解交通拥堵。以济南市经十路—舜耕路交叉口为研究载体,分析了借道左转交叉口交通特性,综合考虑交叉口车均延误和通行能力,建立了基于双目标的信号配时优化模型,采用NSGA-Ⅱ-DE对其进行求解。结合实际算例,运用VISSIM软件对比分析了交叉口改善前后的交通运行状况。结果表明:信号配时优化后,交叉口平峰、高峰两个时段车均延误分别降低了17.9%和13.7%,平均排队长度降低了14.0%和12.0%,通行能力均降低了6.7%,同时,验证了NSGA-Ⅱ-DE的适用性和有效性。     

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.     

基于排队状态的单点交叉口动态信号配时算法

以绿灯末尾排队状态为目标,研究了二相位控制单点交叉口的动态信号配时。根据排队形成和消散过程建立了排队模型,分析了信号周期、绿信比和到达率对排队状态的影响。以两相位排队均处在弱欠饱和状态为控制目标,提出了随到达率变化的简便信号配时算法,根据总流量比计算信号周期,根据较大的流量比调节主相位绿信比。仿真结果表明:信号周期缓慢地同向改变两相排队状态,绿信比反向改变两相排队状态,到达率仅改变相应相位的排队状态。当交叉口饱和流率为0.50 pcu·s-1,黄灯和绿灯前损时间为4 s,到达率在0.10～0.26 pcu·s-1之间变化时,两相排队始终都在弱欠饱和状态,说明配时算法是有效的。     

交叉口下游公交站点对车辆饱和流率的影响

公交站点的选择对于交叉口车辆饱和流率有着较大的影响。本文以交叉口下游直线式公交站点对交叉口饱和流率的影响为研究对象，对公交车辆的停靠过程及停靠时间进行分析，以此构建交叉口下游的交叉口流率影响模型，根据所建模型计算得出的数据对交叉口饱和流率进行识别，然后对通过交叉口的流率进行分析，确定交叉口饱和流率的识别流程及折减幅度计算方法，并分析在公交车停靠影响下交叉口流率的可能影响因素。最后对模型进行敏感性分析，得到车道合并折减系数以及车流率对交叉口饱和流率的影响关系。     

基于仿真的单点交叉口固定信号配时分析

基于解析的交叉口信号配时方法,往往会因为基础数据的误差,造成最终计算所得方案不是所需的最优方案,而依据交叉口进口车道数、饱和流率、流量、流向及周期间的关系建立模型,通过调整模型参数获得多种不同配时方案,并在仿真环境下运行各个方案,输出对应方案的运行指标,通过综合评价方法来确定最优方案不失为一种有效的信号配时方法。将此方法应用于实际信号配时,并与Webster法所得方案进行对比,结果表明,该方法所得方案更符合实际交通需求。     

基于机动车比功率的单点信号配时优化模型

为减少车辆延误和交通排放,基于机动车比功率提出信号交叉口红、绿灯期间污染物排放因子的标定方法.根据运筹学和交通流理论,以车辆延误和排放最小为目标建立单点交叉口信号配时优化模型.考虑小汽车尾气中的CO、HC和NOx三种污染物,利用 VISSIM 软件设计交通仿真实验,使用MATLAB软件编制参数标定和模型求解算法,根据车辆行驶状况数据标定每条车道组每种污染物的两类排放因子,并验证双目标信号配时优化模型.结果表明,与仅降低延误相比,双目标优化模型所获最优信号配时方案能使车均延误降低19%、交通排放减少11%.研究成果能有效减少交叉口延误和排放,为建立考虑交通排放的干道信号配时优化模型奠定理论基础.     

交叉口动态车道与交通信号协同优化方法

以往动态车道研究倾向于在固定信号配时或预先设定的信号配时方案下进行优化，无法充分利用交叉口的时空资源.本文根据实时交通需求，以交叉口车辆平均延误最小为目标，以信号周期、相位绿灯时间和车道数为约束条件，构建动态车道与交通信号协同优化模型.模型分两部分，第1部分考虑进出口道车道平衡，计算可行的动态车道备选方案，将备选方案的输出参数作为第2部分模型的输入参数；第2部分根据实时交通需求，生成动态车道优化方案和信号优化方案.将本文优化方法与传统信号配时方法进行比较，实验结果表明，本文模型能更好地降低交叉口平均延误，有效提升信号交叉口时空资源利用率.     

基于自动车牌识别数据的混合交通流饱和流率实时估计

为解决混合交通流饱和流率测算的实时性和时变性问题,实时获得混合交通流的饱和流率用以信号配时,本文提出基于自动车牌识别数据(Automatic License Plate Recognition,ALPR)的混合交通流饱和流率实时自动估计方法。首先,分信号周期提取车头时距数据,在当前车和后车车辆类型确定时车头时距满足同一正态分布的假设基础上,构建车头时距的高斯混合模型并应用 EM(Expectation Maximization) 算 法 求 解 ;其 次 ,基 于 赤 池 信 息 准 则 (Akaike Information Criterion,AIC)选取高斯混合模型的最优个数,拟合数据得到高斯混合模型参数;最后,根据车头时距的高斯混合模型推算出混合交通流饱和流率。以杭州城市道路3条路段的ALPR数据为例,分析基于 ALPR 数据获取车头时距的采样误差,对模型进行验证,并与传统的 HCM(Highway Capacity Manual)方法进行对比。结果表明：基于ALPR数据的车头时距采样误差满足精度要求; 与HCM的实测法相比,模型所得的混合饱和交通流率相对误差小,结果准确;该方法与传统的标准车流饱和流率折算法效果相近,并考虑混合交通流时变特性,能自动部署实时计算,鲁棒性良好,有实际应用意义。     

基于神经网络的小时间粒度交通流预测模型

为解决传统车队离散模型基于概率分布假设和现有交通流预测时间粒度过大不能应用于自适应信号配时优化等问题.在车队离散模型的建模思路上,先分析了下游交叉口车辆到达与上游交叉口车辆离去之间的关系,基于此构建了基于神经网络的小时间粒度交通流预测模型.该模型以上游交叉口离去流量分布为输入,下游交叉口到达流量分布为输出,时间粒度为5 s.最后,通过实际调查数据标定模型参数并应用模型预测下游交叉口到达流量.结果表明,与Robertson模型相比,本文模型预测结果能够更好地反映交通流的变化特征,平均预测误差减少了8.3%.成果可用于信号配时优化.     

信号交叉口不对称交通流的优化控制方法

为了改善不对称交通流导致信号交叉口进口道交通负荷分布不均、通行效率低下的问题,对交叉口对向交通流的分布形式及其适用的相位方案进行了分析,建立了信号周期动态相位方案的生成规则,并以综合交通效益最大为目标建立了交叉口不对称交通流的动态相位信号控制参数优化模型,并给出了其求解算法.分析了不对称系数大小及其阈值变化、不对称信号周期比例对优化方法的影响,并以哈尔滨市红旗大街-淮河路交叉口为例,VISSIM仿真结果显示,采用动态相位优化方法后,该交叉口的车均延误、平均排队长度和停车率等评价指标下降了27.8%以上,验证了动态相位优化方法的有效性.该方法能减少直行车流的停车等待时间、避免交叉口部分进口方向时空资源的空耗,有利于信号交叉口通行效益的提升.     

行程时间服从混合高斯分布的车队离散模型

为充分描述异质交通流条件下的车队离散规律,为信号配时优化、公交优先控制提供理论基础.考虑异质交通流条件下车辆行程时间分布特点,采用混合高斯分布拟合车辆行程时间分布.基于此,从流量角度推导了异质交通流条件下车队流量离散模型.通过实际调查数据,分析了下游交叉口到达流率分布与上游交叉口离去流率分布之间的关系,并将本文模型与Robertson模型、实际数据进行比较分析.结果表明,本文模型能够更好地描述异质交通流条件下的车队离散规律,与Robertson模型相比,平均预测均方误差减少了27%.     

基于Robertson 模型的异质交通流车队离散研究

为充分描述异质交通流条件下的车队离散规律,为信号协调控制提供理论基础,结 合异质交通流条件下的车流特征和Robertson 模型计算速度快的优点,对多股交通流分别建 模,并在此基础上构建异质交通流车队流量离散模型.通过实际调查数据,分析下游交叉口到 达流率分布与上游交叉口离去流率分布之间的关系,并将本文模型和Robertson 模型与实际 数据进行比较分析.结果表明,与Robertson 模型相比,本文模型能够更好地描述异质交通流条 件下的车队离散规律,平均预测均方误差减少了8.29%.     

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在道路系统中,交叉口和公交停靠站附近常出现局部交通堵塞,是干扰城市交通畅通的主要瓶颈.考虑交叉口和公交停靠站的组合配置情景,基于元胞自动机模型,在开放边界条件下对双车道混合交通流的车辆换道和停靠行为进行细化,模拟研究需求变化和公交比例对整个交通系统的影响.仿真结果表明,对于不同的公交车比例,存在一个临界流入率,该临界值随着公交车比例的增加而逐渐降低.在临界值以内,车流属于自由流,流量随着流入率的增大而升高,而在临界值以外,流量达到饱和状态,不再随流入率增大而升高.在交通高峰期,信号交叉口上游排队会影响公交停靠站附近车辆运行.因此,根据交通需求设立合适的车站位置和信号灯周期是非常必要的.     

基于交通流量的城市交叉口事故预测研究——以广州市为例

通过对广州市天寿路交叉口高峰时段的流量调查及广州市的交通事故数据分析,发现北京市与广州市交通流量与事故数据存在相近性关系。应用线性回归分析法、事故率法建立北京市交通流量与交通事故数之间的一元线性关系模型,对广州市某交叉口的交通事故数进行预测分析。结果表明,在交通流量高峰时段,影响交通事故的最主要因素为交通流量,交通流量对于快速处理的事故影响作用大于一般事故;在交通流量相当小时段,交通事故存在着很大的偶然性,两者的关联度不高。     

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。     

基于Petri网的单点信号优化感应控制

基于连续Petri网,建立交通流混合控制模型,通过分析离散化的交通信号控制混合Petri网模型,研究单交叉口交通信号感应控制问题.基于混合Petri网模型参数的分析,建立了各相位车辆总停留时间的计算方法;从库所标识与变迁使能程度间的复杂关系出发,研究了库所标识的变化规律;以车辆总停留时间最短为目标优化感应控制模型,仿真计算各相位绿灯时间.结果表明:基于混合Petri网的优化感应控制方法,4个相位的车辆平均延误显著缩短,可以较好地实现单点信号控制.     

城市道路两相位交叉口左转车道通行能力研究

以无信号控制交叉口可插车间隙理论为基础,分析了常见城市道路两相位信号控制交叉口左转车的交通流特性,建立了左转车道通行能力计算模型,通过实例对模型中的参数进行了标定。运用Vissim 3.6仿真软件对实际交叉口交通环境进行模拟,得到单位时间允许左转车通过交叉口进口道的最大车辆数,与模型计算所得通行能力值相比较,两者相对误差小于10%,从而证明所建立模型具有较强的适用性。