考虑城市干道车队运行特点的交通信号协调控制算法

为建立交通信号协调控制算法并确定其适用条件,考虑车队离散、车辆转出、下游交叉口排队长度3个因素,在分析罗伯逊离散模型的基础上,提出了交叉口协调相位车流到达图式的预测方法,并根据车流到达时刻与协调相位绿灯启亮、结束时刻的关系,建立了协调相位车流延误的计算模型;以交通控制子区内各交叉口协调相位车流总延误最小为优化目标,以相位差为优化变量,设计了信号协调方案优化算法.仿真结果表明:与改进数解法相比,该算法降低了协调相位车流延误7.4%;随着交叉口间距、转出车辆数、下游排队长度的增加,信号协调控制效益逐渐下降.      

基于CTM的信号优化设计及求解

为合理控制交叉口交通流,优化相位方案和信号配时,基于元胞传播模型和双层规划方法进行信号优化设计。以交叉口入口引道交通流为研究对象,改进元胞划分及其状态描述方法,建立了交叉口元胞传播模型;以相位优化问题为上层规划,以配时优化问题为下层规划,同时优化信号相位和配时。应用精确罚函数法转化下层规划后,集成遗传算法和混沌优化方法,设计了信号优化求解算法。实例计算结果表明:该算法克服了混沌优化在大范围内失效的缺点,提高了遗传算法的局部搜索能力和搜索精度,与相位固定的感应控制相比,车流总延误为270.2pcu.h,总延误减少了5.6%。     

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.     

冰雪条件下信号交叉口交通流特性分析

冰雪条件下信号交叉口的交通流与正常天气下相比会在定性和定量两方面产生变化,针对这一问题的专项研究是研究冰雪条件下信号交叉口周期优化和通行能力的基础和前提.文中从信号交叉口车流特征出发,系统研究单点控制信号交叉口的车流基本参数在冰雪条件下的特性变化,并着重研究信号交叉口车辆时间损失特性,建立了冰雪条件下信号交叉口车辆延误时间影响模型.进一步以信号交叉口各进口道和整体交叉口车流为对象,根据自然形态区分的各类冰雪条件分别进行研究和建立相应模型,通过模型计算与实测结果的比较分析得出结论.     

基于粒子群算法的道路交叉口信号配时优化模型——以昆明市为例

在现有交通资源下,利用交通信号的动态调控缓解交通拥堵是一种行之有效的方式。首先探讨了道路交叉口信号控制的空间和时间优化思路,在时间优化方面提出基于粒子群算法的信号配时优化模型。以昆明市学府路为例,在分析大量交通流数据的基础上,根据三相交通流理论,对交通状态进行划分并提出有针对性的控制策略。将信号配时优化模型应用于学府路3个相邻的关键交叉口。交通仿真和方案试运行结果显示,优化前后同步流状态下交叉口延误平均降低21.0%,车辆排队长度平均降低12.4%;堵塞状态下交叉口延误平均降低32.0%,车辆排队长度平均降低24.9%。这一结果表明该模型在道路交叉口信号配时优化中具有合理性和有效性。     

城区无信号交叉口次要道路通行能力计算模型

无信号交叉口的次要道路往往有不同的车道功能划分组合,现有的通行能力计算模型不能真正解决混合交通流在其上的最大通过能力计算问题。以可接受间隙理论为基础,利用概率论方法,对直左、直右等合用车道功能组的通行能力计算模型进行了探讨,通过对小型车、大型车构成的混合车流在不同合用车道上的转向队型分析,建立了该类交叉口主路车流服从负指数分布下的支路通行能力模型,从而发展了无信号交叉口的混合车流通行能力理论,为现代化的城市、公路交通管理提供了理论依据。     

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.     

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为了提高平面交叉口的运行效率和安全性,本文在分析机动车与行人冲突情况的前提下,研究行人信号配时方法.从搭接相位的角度,在两相位信号控制交叉口,建立行人绿灯提前截止时间计算模型,在四相位信号控制交叉口,建立不同相序下的行人交通流绿灯提前启亮时间计算模型;从以行人交通流为关键交通流的角度,确定信号配时关键车流的流量临界值,进而计算信号配时参数,并以长春市某交叉口为例进行验证.研究结果表明,该配时方法可以大大提高行人的过街效率,减少甚至避免行人和机动车之间的冲突,提高交叉口的安全性和运行效率.     

基于交叉口重要度深度搜索的区域信号协调控制方法

城市路网规模的不断扩大,给城市交通控制系统带来严峻的挑战.本文对交叉口之间的交通关联关系及表征交叉口关联性的交通流参数进行了分析,从而明确路网的拓扑结构,建立了以路网拓扑结构为基础的交叉口重要度估计模型,并根据有向深度搜索算法设计了区域信号协调优化方法.该方法从全局的角度建立了一种均衡疏导路网交通流的信号协调控制方法.最后将本文提出的方法与Synchro7优化出的控制方案对比,利用微观仿真软件SUMO进行控制效益评价,仿真结果表明,本文的方法可以有效提高信号控制效益.     

绿波协调信号交叉口群的延误计算方法研究

在绿波协调控制交叉口群中,绿波段前沿交叉口对于交通流具有整流特性.针对单一交叉口延误计算方法对交叉口群整流特性考虑不足的问题,基于车流运行时间偏移呈正态分布的假设,采用非集计方法分别提出了绿波带内、绿波带间和右转车流的延误计算模型.分析了交叉口群对车流的整流作用,以最小二乘拟合法为基础,提出了交叉口进口道车辆到达函数拟合方法.分别考虑交叉口群绿波带内和绿波带间的车流运行时间偏移,以单车延误期望累积建立了交叉口进口道车流延误计算模型.利用交叉口车流数据验证了该方法的实用性和有效性.     

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实时交通信号控制是城市交通控制系统的重要组成部分,建立在前人研究工作的基础上,本文尝试采用多智能体的分布式控制技术来解决复杂的交通信号控制问题,构造了多智能体的城市交通控制系统控制流程,提出基于同时扰动随机逼近算法/人工神经网络的改进的交通控制模型,模型通过采用同时扰动随机逼近算法来更新神经网络的权重,这种方法克服了现有控制方法需要大量的数据传输、准确的数学模型等缺陷。最后作者应用微观交通仿真系统对模型的有效性在较为复杂的交通网络中进行了测试,仿真结果表明了该方法的有效性。     

城市主干路信号配时优化实证研究

城市主干路上各交叉口交通信号的不协调是造成城市交通拥堵的主要原因之一.在现有交通设施条件下,通过改善交通管理措施,特别是改进交叉口信号控制方式,可以有效提高城市主干路的通畅性.本文概括了城市主干路信号控制常见问题及改善措施,以北京市海淀区主干路为例,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了比较.结果显示:采用线控优化后,该干线晚高峰时段北向南和南向北方向平均延误分别减少了35.5%和34.9%,平均行程速度分别提高10.31%和15.54%.     

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在城市交通控制中,很多研究尝试为多个信号交叉口设计最优的协调控制方案,从而使得车队在通过多个交叉口时能够获得一系列连续的绿灯信号,无需停车、不间断地运行,这样可减少一些不必要的停车延误时间,而这种停车延误在现实中往往比较可观. 此类协调控制的主要目标之一是获取最大绿波带,通过调整各个交叉口之间的相位差以及各个交叉口本身的相序来实现. 目前在实际中得到应用的有关模型和方法大多是以混合整数规划为基础的一种线性最优化模型,最早由Little等人于1966年提出. 这种模型的基本局限性在于,对于面控系统,需要引入数量众多的复杂约束. 本文提出了一种新型简便的最优化方法,通过最大化可变绿波带实现对干线和网络各信号交叉口的最优协调控制. 从应用范围来看,该方法与混合整数规划方法的不同点在于规避了对实施协调控制的道路网络的封闭性要求,因而是一种全新的方法. 此外,本文还利用2个实例对该方法在交通信号协调控制中的有效性和实用性进行了验证.     

交通流随机行为的研究进展

随着人口和车辆的不断增加,道路发展难以满足车辆交通的需要,交通拥塞等问题日益严重.由于交通流的动态、随机、非线性、多行为主体等特征,进一步增加了交通流问题的复杂性.交通流随机行为的研究对于理解交通流的内在演化规律、管理和控制交通流具有重要作用.目前在该领域的研究已经形成了相应理论体系,建立了系列模型,并不断在实际交通中应用.本文对交通流随机行为相关的研究进行了总结,讨论了随机相互作用无关的模型如微观跟驰模型、宏观流体力学模型、介观气体动理论模型、元胞自动机模型、随机过程模型,随机相互作用相关的模型如势强度相关模型,加权顾前势模型等.通过对目前研究现状的总结和分析,对未来交通流随机影响因素及随机动力学的建模与分析进行了展望.      

交通区域协调控制模型

为提高交通区域通行效率,构建了适合各种交通状态的区域信号协调控制模型。以区域交叉口总排队车辆数与区域总输出车辆数为性能指标,考虑上下周期排队车辆数、各交叉口闭合相位差与有效绿灯时间,建立了模型约束条件。利用粒子群算法初始化有效绿灯时间与滞留车辆数,采用模拟退火算法求解有效绿灯时间,在不同交通状态下对某交叉口路网进行了仿真。仿真结果表明:与TRANSYT模型相比,低峰时段,采用本文模型排队车辆数降低了5.3%,区域总输出车辆数增加了5.5%;高峰时段,排队车辆数降低了17.9%,区域总输出车辆数增加了33.4%。交叉口的信号方案优化结果表明:与TRANSYT模型相比,采用本文模型时,各车道饱和度均降低,平均为1.8%,最大排队车辆数平均降低2.9%。分析结果表明:本文模型在各种交通状态下都是有效的,特别是在高峰状态下,控制效果优于TRANSYT模型。     

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.     

混合交通路口动态多级模糊信号控制

在城市交通控制中,交通路口各个方向的交通流分布不均匀,车流到达随机性大,非机动车与行人对交通路口信号控制有影响.针对此特点,利用多级模糊控制理论,提出了以车道组流率比为基准的混合交通路口变相位、变相序、变周期的动态多级模糊控制算法.最后用VC 语言进行了编程仿真,结果表明,与传统四相位信号控制相比,该控制算法效果较好.     

城市道路交通信号控制的若干问题

针对我国城市道路交通信号控制中的灯色规定和一些常用信号正反两方面的影响因素等进行分析。首先提出我国现行交通法律法规对信号灯色规定的不足之处,然后对交通信号控制存在的基本问题进行重点研究。通过分析不同信号灯色（如机动车黄灯、红灯＋黄灯、绿闪、红闪,行人绿闪）及其他辅助设施（如倒计时信号）对交叉口交通安全和通行效率的影响,对信号灯色及倒计时信号设置提出方向性建议,并就道路交通安全法及其条例的补充、修订给出相应建议。最后,简要分析了信号控制领域应着重研究的若干理论和应用层面的问题,包括绿灯间隔时间、信号周期、转弯车辆控制策略、公交优先控制、自适应控制、干路协调控制等。     

城市错位交叉口交通通行特性

错位交叉口是一种特殊的平面交叉口，要最大限度地利用现有的资源，实现城市错位交叉口交通信号的合理控制，必须根据错位交叉口的地理位置、交通环境和交通流结构等进行综合治理。在以已运行7年的西安市南二环中段错位交又口为例，对城市主干道错位交叉口的交通量、平均通行车速和行车延误等通行特性进行了调查分析基础上，针对城市错位交叉口存在的干道车辆延误大、停驶率高、交叉口通行能力低等问题，从交通信号控制系统、交通管理、标志标线的设置等方面进行了初步研究。     

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。