考虑交叉口不同饱和度的路网动态分区方法

为了便于信号控制策略的实施,针对路网中不同状态的交叉口,考虑子区内交叉口的同质性和关联性,提出了基于不同拥挤程度的路网动态分区方法.首先考虑相邻交叉口的交通关联度和相似度,建立了路网动态分区模型;然后结合谱图理论设计了动态分区算法,根据特征向量元素,对路段、交叉口的拥堵程度进行划分;最后提出了动态子区划分评价准则.算例结果表明,本文提出的方法既能有效地保证相关性较强的交叉口划入同一子区,又使得各子区内部路段的拥堵程度比较均衡,有利于各种不同拥挤程度的子区信号控制方案的选择和实施,对于交通信号控制方案的设计有实际的指导意义.     

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。     

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.     

交通信号控制子区模糊动态划分方法研究

针对城市交通信号网络控制中控制子区的动态划分问题,应用模糊推理理论提出了交通控制子区的模糊动态划分方法.提出用于表示路口间协调控制需求大小的协调系数的概念,综合考虑了路口间距、交通流离散性、主干道交通流量、主干道交通流构成及周期等5个因素的影响,给出每个因素影响系数的计算方法,确定了协调系数的模糊推理方法.选择案例网络进行仿真并与Synchro的相关数据进行了比较,给出了利用协调系数进行控制子区动态划分的判断依据.     

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。     

考虑连接性的路网划分算法

针对传统K均值聚类算法在非均质路网划分应用中的不足,将路网连接性融入算法,解决其在路网划分应用中聚类结果不连续的问题.先使用最大最小距离算法确定初始聚类中心和路段差异性,并以聚类评价指标ANSK确定K值;然后统计连续时间间隔下路网划分结果的动态频数,合并和拆分不稳定的“噪声”路段,提高划分子区内路网的紧凑性.最后,基于现实路网中的车牌照自动识别实测数据,对改进的聚类方法进行了验证.将算法得到的划分效果与K均值聚类算法和Ncut算法进行对比,并对子区做宏观基本图分析.结果表明,改进后的K均值聚类算法在保证自身原有聚类优势下,可以有效实现连接性约束下的路网划分.     

城市道路网络动态OD估计模型

针对以动态交通管理与控制为目标的动态交通需求计算问题,分析了OD量与交叉口转向交通量的动态关系,将其作为新的系统测量量引入,以此建立了同时考虑路段断面交通量和交叉口转向交通量的状态空间模型,得到了基于城市道路网络的动态OD估计模型,给出了考虑不等式约束的卡尔曼滤波递推方程及相应算法过程。利用微观仿真软件Paramics所建立的实验平台对该模型进行了仿真验证。结果表明：应用该模型进行交通量计算,与传统的仅考虑路段断面交通量模型相比,绝对误差平均减少9％,相对误差平均减少20％,而且其能更好地反映交通量真实值随时间变化的情况,计算结果明显优于传统模型。     

基于改进PageRank算法的路网重要交叉口筛选方法

为便于对饱和交通状况下的城市道路交叉口进行分级管理,需解决城市道路交叉口的重要性排序问题,综合考虑全路网中各交叉口之间的静态结构连接关系和动态流量影响,在改进PageRank算法的基础上,提出了能够反应全路网动态变化的交叉口繁忙程度指标,并将该指标用于路网重要交叉口排序筛选来分析交叉口的状态。研究结果表明:排序越靠前的交叉口越繁忙也越重要,交叉口繁忙程度指标综合考虑了全路网交叉口状况,弥补了以饱和度为评价指标只能片面衡量单个孤立交叉口状态的不足,更准确地反映了饱和交通状况下交叉口之间的相互影响;本文方法排序结果与饱和度评价指标排序结果相比,40%交叉口的排序升降幅度在3位以内,30%交叉口的排序平均下降了7位,其余30%交叉口的排序平均上升了8位。该研究结果为饱和交通状况下交叉口的合理分级提供了量化手段,有助于及时发现急需管控的交叉口。      

山地城市干线交通控制子区划分方法研究

山地城市干线承载了道路交通较大比例的出行需求,单一固定的管控手段难以适应当前复杂的交通环境,需要协调控制才能满足交通管理需求。交通控制子区划分作为协调控制的首要任务,影响着交通管控效果的优劣。当前交通子区划分研究重点已从静态交通控制子区划分转变为动态交通控制子区划分,主要集中在关联度指标计算、子区划分算法等方面。针对目前子区划分方法与实际应用关联度不足,且不太适用于山地城市干线的局限,基于交通管控应用分析了山地城市干线多维不均衡性,从数据库构建、关联度建模、子区划分算法等方面提出了子区划分算法思路,构建了基于距离、流量、交通流结构的多因素山地城市干线交通控制子区划分方法。     

信号控制交叉口自行车流体扩散模型

如何确定信号控制交叉口自行车的通行能力对交叉口配时和渠化设计有重要意义。揭示了信号控制交叉口自行车流的运行特性,建立了自行车流体扩散模型,对不同交叉口宽度、不同信号配时的混合交通条件下交叉口自行车通行能力进行计算,得出交叉口宽度与自行车通行能力呈负线性相关。通过自行车流体扩散影响分析,得出自行车对机动车、尤其是同向右转及对向左转车辆的通行能力影响较大的结论。最后,根据哈尔滨市4个信号控制交叉口实际调查数据,得到考虑机动车影响的信号控制交叉口自行车通行能力计算结果,并与北京市观测值进行了对比。     

基于灰关联度聚类法的交叉口综合质量评价

选用饱和度、平均停车延误、排队长度、干扰率、人车分离度等作为评价指标,将灰色聚类与模糊聚类分析方法相结合对我国城市混合交通状态下的信号交叉口综合质量进行评价分类,并对聚类结果进行分析比较。结果表明,基于灰关联度的动态聚类分析方法简单可靠,能科学评价交叉口的综合质量。     

公路平面交叉口安全评价指标及方法

为了快速地对公路平面交叉口安全状况进行评价,本文利用冲突指数、交叉口几何设计事故影响系数、安全设施事故影响系数建立了平面交叉口安全评价指标并分别给出了冲突指数、交叉口几何设计事故影响系数、安全设施事故影响系数的计算流程和方法。最后选取平面交叉口指标计算值和专家主观打分均值的相关性分析,对平面交叉口安全评价指标的有效性进...     

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.     

基于宏观基本图的路网多子区状态一致协同控制

针对基于宏观基本图(MFD)的路网多子区协同控制未考虑各子区拥堵状态差异性及均衡性的问题，本文提出以多子区状态可达一致为目标的子区边界状态反馈控制设计方法. 首先，基于路网 MFD模型建立路网多子区协同模型；进一步，基于部分变量稳定性理论，设计多子区状态可达一致的边界状态反馈控制律.在此基础上，考虑子区拥堵状态的差异性，设计了子区间的协同控制策略，快速缓解子区拥堵状态；同时，提出子区边界输入流的分配优化策略.最后，以潍坊市实际路网为背景建立仿真模型.实验结果表明，本文方法可实现子区交通流分布的均衡性，快速缓解子区拥堵状态，较大幅度地提升路网运行效率.     

基于宏观基本图的路网多子区状态一致协同控制

针对基于宏观基本图(MFD)的路网多子区协同控制未考虑各子区拥堵状态差异性及均衡性的问题,本文提出以多子区状态可达一致为目标的子区边界状态反馈控制设计方法. 首先,基于路网 MFD模型建立路网多子区协同模型;进一步,基于部分变量稳定性理论,设计多子区状态可达一致的边界状态反馈控制律.在此基础上,考虑子区拥堵状态的差异性,设计了子区间的协同控制策略,快速缓解子区拥堵状态;同时,提出子区边界输入流的分配优化策略.最后,以潍坊市实际路网为背景建立仿真模型.实验结果表明,本文方法可实现子区交通流分布的均衡性,快速缓解子区拥堵状态,较大幅度地提升路网运行效率.     

非机动车影响下信号交叉口通行能力计算模型

为量化非机动车对信号交叉口通行能力的影响,分析了信号交叉口非机动车影响机动车运行的方式,估计了其持续时间,基于流量-速度关系,计算了不同情况下的饱和流率,建立了非机动车影响下典型信号交叉口通行能力模型。计算结果表明:利用本模型计算的左转、直行机动车通行能力总体上低于HCM(Highway Capacity Manual)计算值;而右转机动车通行能力计算值在非机动车流量较低时与HCM计算值接近,在非机动车流量较高时略高于HCM计算值。可见,此模型可有效应用于计算非机动车影响下的信号交叉口通行能力。     

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车路协同系统能实时获取车辆个体的运行状态信息,并能通过速度引导实现车辆与交通控制系统之间的动态交互,为交通信号控制提供了新的数据源和技术手段.分析了现有车路协同下交通信号控制方法存在的不足,引入基于时间窗的滚动预测方法,提出了改进的交叉口信号控制优化流程;将相位饱和度作为表征信号控制效果的指标,在考虑速度引导对车辆运行状态影响基础上,建立了车路协同环境下道路交叉口信号控制优化方法和模型.运用VISSIM软件进行了仿真实验,结果表明,本文方法优于感应控制方法,在各种交通流量下均能有效降低交叉口平均延误和停车次数.     

基于路径关联性的交叉口群动态划分方法

交叉口群是路网交通流协调控制的基本单元,其动态范围划分与路网协调控制效益直接相关。在对经典Whitson路段关联性模型进行改进的基础上,考虑局部路网上交通流OD的空间分布特征建立了相邻交叉口之间的路径关联性模型;基于路径关联性模型计算结果,应用层次聚类方法对信号控制交叉口群进行动态划分。最后对路段关联性和路径关联性的交叉口群动态划分方法进行了算例验证和对比分析。研究结果表明,考虑路径关联性动态划分交叉口群可以减少对局部路网中主要OD路径的分割,从而降低主干道交通流的总停车次数和停车延误。     

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针对交通网络中交叉口车流具有连续时间特性,动态信号灯的切换具有离散事件特性的情况,以四相位单交叉口为对象,考虑车辆到达的随机性,以微分包含的形式描述车辆达到率,建立了一个四相位交叉口的矩形混杂自动机模型。该模型中以车辆排队长度为连续状态变量描述连续车流动态,以信号灯状态为离散状态变量描述离散信号灯动态。在该模型基础上,分析了交叉口各个方向的输入、输出车流动态,采用矩形混杂自动机可达性分析方法详细分析了车辆排队长度的可达集,使用CheckMate 3.6 工具箱进行仿真。仿真结果表明矩形混杂自动机模型和可达性分析方法的有效性,不仅能够刻画交叉口车流的动态混杂特性,而且能够验证信号灯配时方案对车流疏导是否有效,为信号灯配时设计提供一种检验方法。     

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。