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.     

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.     

城市混合交通控制设计理念与方法

针对我国城市特有的混合交通特性,在分析城市路网特征和交通流运行特征的基础上,确立了混合交通控制系统设计的基本理念。基于混合交通流理论,建立了城市交通控制的方法体系,包括匝道控制、单点控制、干线协调控制、区域协调控制以及公交优先控制。运用此设计理念与方法开发出的混合交通控制系统（HiCON）,在北京、青岛、福州三地的应用表明：车辆平均延误减少10％～20％,平均行程时间降低5%-10％。     

城市交叉口群信号协调控制范围动态划分方法

考虑交叉口群交通关联特征,本文提出了交叉口群信号协调控制范围动态划分 方法.为响应实时交通需求,采用交叉口通行能力利用率指标识别道路网络中的瓶颈区 域.根据协调系数与不均衡系数两类路段关联度指标,搜索瓶颈区域的影响范围.应用自 组织映射神经网络,作为路段关联度“强”与“弱”的临界划分工具.使用二分法逐步缩小搜 索范围,断开关联度较弱的路段连接,在余下的连通网络中继续分类直到满足交叉口群 协调控制规模约束的大小为止.仿真结果表明,交叉口群范围的合理划分有助于提高路网 信号协调控制的效率.     

基于双层规划的城市交通拥塞疏导优化研究

为研究城市路网区域信号控制下的交通子区划分及交通拥塞疏导优化问题,明确交通拥 塞控制子区划分影响因素并建立相邻交叉口关联度模型,将拥塞控制区域划分为“疏散区”“平衡 区”。考虑“疏散区”“平衡区”不同的优化目标构建城市路网交通拥塞疏导优化双层规划模型,并 以昆明市部分城市路网作为实验对象,通过仿真将实际控制方案与本文模型计算方案的控制效 果进行对比,以此验证模型的适用性和有效性。仿真结果表明：除两个方案的平均停车次数优化 效果一般以外,其他控制效果指标均具有很大的优化提升,其中车辆平均延误时间降低了7.7 s, 重度拥塞里程比例下降了10.1%,路网车辆占有率下降了14.1%。综上可知,本文的疏导优化模 型控制可快速疏导和有效缓解交通拥塞,模型具有良好的有效性,可为路网交通拥塞分区治理及 疏导控制提供参考。     

路网闭合环路交通协调控制方法研究

通过对城市路网闭合环路特性进行研究,运用交通信号协调控制理论,设计了一种符合我国城市路网结构特点的闭合环路交通协调控制方法.该方法采用三层递阶分布式结构,以路网中的闭合环路作为控制子区,应用信号参数优化模型分阶段优化信号周期、相位差和绿信比,形成预选方案,并通过设定的面控率进行判断、选择,最终确定交通协调控制方案.通过实例验算表明本文设计的协调控制方法能有效的减少区域路网交通车辆总延误、减少停车次数,起到缓解交通拥堵、提高道路利用率的作用.     

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。     

城市交通干线协调控制

城市干线协调控制是智能交通研究的重要环节。由于城市交通具有随机性和时变性的特点,因此,很难建立准确的科学模型,针对这一问题采用模糊控制的方式进行推理分析。以各交叉口、各相位方向的平均排队长度为控制优劣的评价参数,把三个相邻交叉口作为城市干线控制模型。在主次干道车流相差较大时进行仿真,相比于传统的基于相位差的协调控制,数据显示:采用模糊控制方式对干线进行协调控制,能够有效地减少交叉口的平均延误。     

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.     

基于MFD的城市区域路网多子区协调控制策略

针对城市路网中区域性的大范围交通拥堵问题,提出了基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)的多子区协调控制策略,以提升路网的整体运行效益.该策略将城市区域路网划分为多个子区,每个子区的交通流又划分为内部流和转移流,综合两者建立了基于MFD的多子区交通流模型,并给出了对各子区交通流诱导时的边界约束条件;通过调节子区边界控制输入,设计了边界反馈控制器对各子区转移流进行动态诱导,继而进行了迭代分析,以判断其是否满足边界约束,并对控制器进行了Lyapunov稳定性分析.仿真结果表明,所提策略使城市区域路网中各子区车辆总数渐近收敛于设定值,且整体平均流量提高了约11%,大范围交通拥堵状况得到明显缓解.     

交通信号控制方法综述

如何缓解交通拥堵问题是近年来的一个热点话题,国内外一直致力于对此问题进行研究,其中对于交通信号控制方法的研究较多。目前常用的城市交通信号协调控制的方法为单点控制、干线控制和区域控制,这些交通信号控制方法经历了从手动到自动、固定周期到可变周期、无感应控制到感应控制、单一交叉口到关联交叉口再到区域交叉口控制的进步历程,每种方法相应可以满足不同交通系统的控制需要。基于国内外现有的研究成果,对单点控制、干线协调控制和区域协调控制方法进行了梳理,为发展智能交通,解决交通拥堵问题提供更有效的途径。     

基于事件驱动的城市交通信号控制实例研究

目前各种新型的智能交通信号控制算法不断被提出,以满足日益增长的交通控制和管理需求。然而现阶段的大多数算法均停留在理论研究和计算机仿真层面。为解决在城市交通信号控制研究方面,理论与实践脱节的现象,基于事件驱动模型,开发了一个新型交通信号控制系统,并设计了转接器、解析器。将其用于实际道路中,实现了感应控制功能和干线协调控制功能。     

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%.     

基于深度强化学习的综合干线协调控制方法

针对社会车辆和专用道公交干线运行特性差异大、协调控制效果差的问题，提出一种集成社会车辆干线协调控制和公交干线优先控制的综合干线协调控制方法。首先，基于两者路段行程时间的分布差异，结合公交车辆上下游路口不停车通行概率分析，确定干线协调的关联交通状态和对应信号调整策略；然后，结合信号调整策略对车辆延误损失和公交优先收益的量化分析确定奖惩机制；最后，提出一种深度强化学习框架用于最佳信号调整策略的实时求解。仿真实验分析发现：本文方法在人均延误上比社会车辆干线协调、公交干线协调控制分别提升 38.63%和 27.43%，在公交停车次数上比社会车辆干线协调提升52.17%，证明该方法能够有效提高公交车辆和社会车辆的通行效率。     

基于事件驱动的城市交通信号控制实例研究

目前各种新型的智能交通信号控制算法不断被提出,以满足日益增长的交通控制和管理需求。然而现阶段的大多数算法均停留在理论研究和计算机仿真层面。为解决在城市交通信号控制研究方面,理论与实现脱节的现象,本文基于事件驱动模型,开发了一个新型交通信号控制系统,并设计了转接器、解析器。将其用于实际道路中,实现了感应控制功能和干线协调控制功能。     

宏观基本图稳定性评价方法及在子区划分的应用

提出宏观基本图稳定性的评价方法及指标,对MFD进行了特征分析,定义三个特征参数:路网运行最大加权平均交通量、路网运行临界加权平均交通量、路网运行临界运行车辆数;通过特征分析提出基于MFD的交通状态划分方法,划分为顺畅、临界、拥堵等三种交通状态;着重讨论临界状态的交通特征,提出利用临界状态的路网加权平均交通量作为路网交通运行离散度来评价MFD的稳定性。在子区划分的应用中,通过考察不同子区数量下的全路网交通运行离散度,得到最优的路网路网子区数量及相应的划分方案。最后,在微观交通仿真平台上,通过对现实路网的交通运行历史数据进行模拟,在广州市海珠区江南片区给出实例分析。把路网总长度为约25 km,覆盖范围约4 km2的路网划分为两个子区,为交通管理决策提供支持。     

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。     

基于硬件在环仿真的城市路网交通控制平台

城市区域交通信号控制及优化是缓解城市交通拥堵的重要手段,效果评估是开展交通信号优化工作的重要环节。传统的交通仿真软件一般通过内置的信号控制模块进行评价,存在与实际信号控制系统脱节且评价精度不高的问题。为连通仿真软件与信号控制系统并提升评价有效性,提出了一种基于硬件在环仿真的城市路网交通控制平台,设计了平台的逻辑框架、功能架构以及平台中心系统、控制器接口等软硬件模块,融合了干线协调控制以及区域协同控制算法,并利用通讯测试验证了平台的硬件在环仿真控制功能。实例分析表明:硬件在环仿真平台搭建了交通仿真软件和交通信号控制系统的桥梁,能够有效评价路网交通控制效果。基于该平台可开展区域交通信号控制效果评价、算法改进以及信号优化等内容。     

基于BP神经网络的区域交叉口协调控制

城市区域交通协调控制是城市智能交通的研究重点,研究目的是减少车辆延误,提高路网通行能力.针对此问题,根据单交叉口神经网络控制方法,提出一种基于BP神经网络的区域多交叉口协调控制方法.采用五交叉口组成的区域路网,以区域所有交叉口平均车辆延误作为评价指标,利用MATLAB软件编程进行仿真.仿真结果表明,神经网络协调控制方法与定时控制、神经网络单独控制方法相比,能够取得更好的控制效果.     

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。