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.     

基于单交叉口的感应控制最大绿灯时间研究

分析了排队车辆与所需绿灯时间的关系,考虑车辆到达交叉口的随机特征,以车辆延误为优化目标,建立了基于双通道的交叉口感应信号控制最大绿灯时间优化模型。假设车辆到达率服从泊松分布,以十字交叉口为例,考虑不同的饱和度条件与交通量分布特征,利用VISSIM与MATLAB仿真,比较了该模型与传统方法的计算结果,验证了本文模型的正确性。     

基于全感应控制的交叉口信号控制方法与模型

全感应控制方法是一种适合交叉口交通量随机变化比较大的交通信号控制方法。为了验证该方法的有效性,文章以单个交叉口为研究对象,运用Vissim交通仿真软件进行建模,并分析比较在不同时段下,实施全感应控制与定时控制方式后的各项交通信号控制性能指标。仿真结果表明,与定时控制相比,全感应控制在不同时段下的各项交通信号控制性能指标均有所改善:高峰时段,全感应控制的平均行程时间改善了4.26%,平均延误时间改善了15.6%,平均停车次数改善了1.3%,平均排队长度改善了17.4%。     

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。     

基于车车通信的快速路入口匝道车速控制研究

为研究车车通信技术条件下车辆通过合流影响区时的运行情况,缓解快速路交通压力,提出车车通信环境下入口匝道车辆速度控制模型。首先,分析合流影响区车辆汇合存在的问题;然后,结合合流影响区车辆行驶速度需求,确定入口匝道车辆在加速车道上可汇合位置;接着,根据入口匝道车辆和主路最外侧车道车辆分别到达合流影响区汇合点的时间,建立入口匝道车辆汇入的车速控制模型;最后,对传统环境下和车车通信环境下车辆驶过合流影响区进行仿真。结果表明,在给定的仿真时间段,车车通信环境下,主路和匝道交通量分别为1 000veh/h和400veh/h时,合流影响区的交通量提高了19.5%,入口匝道车辆的平均行驶时间节约了26.9%、平均行驶速度提高了19.7%;主路交通量为1 800veh/h、匝道交通量为800veh/h时,传统环境下合流区车辆出现排队现象,车车通信环境下无排队现象。     

基于短时交通流预测的单交叉口自适应控制

针对城市孤立交叉口交通流量未饱和的情形,为了使单交叉口控制方案适应于动态变化的交通流,提出了一种基于K近邻短时交通流预测的单交叉口自适应控制策略。首先依据路口历史交通流量数据预测未来5 min的交通流量,计算信号周期;然后建立以最大周期、相序、最大相位时间为参数的单交叉口自适应控制模型,根据实时的交通状态信息自动地调整相位顺序、最大相位时间和绿灯延长时间;最后使用VISSIM4.3软件,对广州市南沙区某单交叉口进行仿真,以车辆平均延误时间作为评价指标,与固定定时和分段定时控制方法相比较。仿真结果表明:本文方法的车辆总平均延误时间与固定定时和分段定时控制方法相比分别减少35%和15%,有效提高了交叉路口的车辆通行效率。     

基于单路口感应控制系统的单位绿灯延时研究

在单路口感应控制系统中，单位绿灯延时对于感应信号控制的效率起决定性的作用，合理的单位绿灯延时可以消除为等待少数车辆而浪费的绿灯时间，使绿灯延时高效运行，从而可提高通行能力，降低延误，减少车辆追尾等交通事故的发生．比较了两种单位绿灯延时模型，并通过仿真分析给出对于感应控制系统比较有用的结论．     

高速公路单点入口匝道RLRM控制方法

为缓解交通堵塞,基于人工智能的强化学习理论,提出了不完全信息下的强化学习单点入口匝道控制方法(RLRM)。基于6个仿真实例,分别计算了平均速度、平均密度、流出交通量与旅行时间,比较了无控制、定时控制与RLRM控制的控制效果。仿真结果表明:在交通量较小的实例1中,以旅行时间为评价指标,定时控制与RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为-6.25%、-9.38%,几乎没有控制效果;在交通量变大的实例3中,以旅行时间为评价指标,定时控制与RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为-8.19%、3.51%,匝道控制有一定效果,RLRM控制略优于定时控制;在交通量最大的实例6中,以平均速度、平均密度、流出交通量与旅行时间为评价指标,定时控制的交通阻塞缓解率分别为8.20%、0.39%、18.97%与23.99%,RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为18.18%、3.42%、30.65%与44.41%,RLRM控制明显优于定时控制。可见,交通量越大,RLRM控制效果越明显。     

单交叉口交通流的智能控制

目前,我国大多数城市交通趋于饱和,对城市交叉口信号优化控制是缓解目前交通现状的有效方案.根据城市交叉口交通流的特点,本文提出一种新的智能控制方法.判断交叉口的交通强度,选择定时控制或自适应模糊控制.在自适应模糊控制中,考虑到非机动车辆的影响,根据各相位排队长度,确定绿灯相位的延时时间和下一个最佳绿灯相位.在绿灯延时期间,通过自适应模块实时输出的延时校正量确定最佳延时时间.仿真结果表明,此方法能够有效地降低车辆平均延误.     

考虑二次排队的智能网联车生态驾驶策略

为避免车辆在交叉口的急加减速与启停现象,减少车辆燃油消耗和污染物排放,提出了一种考虑二次排队的智能网联车生态驾驶策略。首先构建了考虑驾驶员反应的交叉口处排队车辆的改进IDM跟驰模型,通过信号配时、车辆排队长度等信息估计排队车辆消散时间;其次,依据交叉口处是否出现车辆二次排队,将生态驾驶策略分类为“前方车辆在绿灯时间清空”和“前方车辆二次排队”两种情况,结合智能网联车与交叉口的距离等信息优化车辆行驶轨迹;最后将提出的生态驾驶策略与自由驾驶在不同排队长度场景下进行对比仿真实验。仿真结果表明：相较于自由驾驶,生态驾驶策略能够有效减少车辆的急加减速与停车行为,随着交叉口排队长度的增加,生态驾驶策略的优化效果更加明显;当排队车辆在第一个绿灯时间消散时,采用生态驾驶策略的车辆的总体油耗降低了9.98%,CO₂、CO、HC、NOx平均排放量分别降低了11.69%、20.14%、1.66%和29.09%;当交叉口处出现车辆二次排队时,采用生态驾驶策略的车辆总体油耗降低了15.0%,CO₂、CO、HC、NOx平均排放量分别降低了15.42%、27.51%、2....     

降雨天气单点交叉口交通信号控制优化方法

为优化降雨天气下单点交叉口交通控制的效率, 引入了降雨修正系数, 建立了单点交叉口交通信号配时方法; 应用行动分析软件分析降雨天气交叉口处的高精度视频, 以标定饱和流率、损失时间和到达车速等参数的变化特征, 提出了饱和流率、损失时间与到达车速的降雨修正系数; 建立了基于模拟退火算法的优化模型, 计算了各降雨等级下的修正系数; 构建了基于VISSIM仿真测试环境, 评估了提出的模型优化降雨天气下单点交叉口交通信号控制的效果, 分别比较了采用优化后参数的定时配时与感应配时对采用原参数的定时配时方案的交通运行效率。分析结果表明: 小雨、中雨与大到暴雨天气下的平均车头时距分别比正常天气增加了0.314%、1.256%、2.871%, 平均损失时间分别增加了1.042%、2.829%、3.424%;在流量低于600pcu· (h·lane) -1时, 改进的感应控制方案效果较好, 比采用原预设参数方案的车均延误降低了12%~23%;当流量高于600pcu· (h·lane) -1时, 采用改进的定时控制方案效果较好, 车均延误比原方案降低13%~25%, 并可在临近饱和与过饱和状态时推迟锁死状态的产生, 车均延误最低。      

信号交叉口控制相位的流线动态优化组合方法

在现有城市交叉口单点定时及感应信号控制方式中,相位交通流线不能动态组合,在交叉口各流向车辆到达波动较大的情况下,部分流向将产生绿灯损失.为了减少车流到达波动较大交叉口的通行时间损失,提出一种新的相位流线动态组合控制策略.通过引入交通流线相容性概念,将交通流线向量化并进行向量计算寻找相容交通流线.采用流线的逻辑运算确定可行相位组合,以相位绿灯损失最小为原则,得到周期最优控制相位流线组合.该方法能适应交叉口进口流线车辆到达随机波动较大的状态下,实时生成控制相位的流线组合,减少交叉口延误,提高通行效率.     

城市高架快速路出口匝道与衔接交叉口整合控制研究

在城市高架快速路出口匝道与衔接交叉口处,为避免车辆排队回溯至高架快速路主线,提出可接受排队长度控制的出口匝道与衔接交叉口的整合控制策略。当出口匝道上排队长度超过可接受排队长度时,实行相应的绿灯相位延长策略或绿灯相位提前激活策略,通过调整衔接交叉口的信号配时,实现对出口匝道的优化控制。仿真结果表明:与出口匝道落地点控制策略相比,可接受排队长度控制策略在保证出口匝道车辆不溢出的前提下,使相交道路的平均排队长度和平均延误时间都有所减少。     

考虑动态红灯排队消散时间的改进MAXBAND模型

通过分析上游交叉口的驶出车流图式的变化规律,得到下游交叉口红灯排队消散时间与相邻交叉口相位差之间的函数关系,推导出动态红灯排队消散时间模型.并将动态红灯排队消散时间模型与传统MAXBAND模型相合,考虑绿波带控制中红灯排队消散时间随相位差的动态变化,建立了改进的MAXBAND模型.将改进的MAXBAND模型进行变量代换,使其仍然可用传统的混合整数线性规划方法快速地求解.示例路网的计算结果与仿真分析表明,由于考虑了红灯排队消散时间的动态变化,改进的MAXBAND模型较原模型具有更好的控制效果,处于绿波带中的车队不会因下游红灯排队车辆未消散完毕而产生停滞,实际有效绿波带宽增加31.6%,主干方向车辆平均延误减少12.6%.     

可变速度控制下快速路联动协同控制策略研究

以快速路主线通行能力最大、入口匝道排队长度及延误最低为目标,在分析城市快速路可变速度引导的基础上,提出快速路匝道感应控制算法,构建基于可变速度控制下的快速路主线与入口匝道协同控制模型.并利用实际城市快速路路段调查数据,采用VISSIM仿真软件对所建模型、算法进行了仿真验证,结果可知,文中提出的快速路协同控制模型算法可有效提高快速路主线通行能力,大幅降低入口匝道车辆排队长度及平均延误,减少车均行程时间.     

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.     

基于Vissim的城市公交专用道设置研究

分析公交车对交通流的影响因素,以兰州市某主干道为例,在社会其他车辆交通量不变,公交车比例不断增加的情况下,分别仿真在该条道路上设置公交专用道和不设置公交专用道2种情况,分析平均总延误、平均停车时间、平均停车次数、平均排队长等参数的变化。仿真结果表明：在其他社会车辆交通量不变的情况下,当公交车交通量达到300veh／h时,可以考虑设置公交专用道。     

考虑多前车作用势的混行交通流车辆跟驰模型

基于自动驾驶车辆(AV)和常规人驾车辆(RV)混合行驶的情况，在全速度差(FVD)模型的基础上考虑了多前车和一辆后车的车头间距、速度、速度差、加速度差等因素，建立了适用于AV和RV 2种车辆的混行车辆跟驰模型；引入分子动力学理论定量化表达了周围车辆对主体车辆的影响程度；利用RV和AV混行场景跟车数据，以模型拟合精度最高为目标，对所有参数遍历寻优，进行标定；对比分析了混行车辆跟驰模型和FVD模型控制下交通流的稳定性，解析了车速对交通流稳定性的影响；设计了数值仿真试验，模拟了城市道路和高速公路2种常见场景，分析了混行车辆跟驰模型的拟合精度。研究结果表明:考虑周围多车信息有利于提高交通流的稳定性；车辆速度越低交通流稳定性越差；考虑多车信息的分子动力学混行车辆跟驰模型可以提前获得整个车队的运行趋势，更好地模拟AV的动力学特征；与FVD模型相比，在城市道路条件下混行车辆跟驰模型中的RV平均最大误差与平均误差分别减小了0.18 m·s-1和13.12%，拟合精度提高了4.47%；与PATH实验室的ACC模型相比，在高速公路条件下混行车辆跟驰模型中的AV平均最大误差和平均误差分别减小了7.78%和26.79%，拟合精度提高了1.21%。可见，该模型可用于混行环境下AV的跟驰控制与队列控制，以及AV和RV的跟驰仿真。      

车路协同环境下公交车队引导控制模型构建

针对多辆公交车排队进站易造成停靠站拥挤、混乱与滞留的现实情况,提出基于车路协调环境下面向进站前的公交车队车速引导方法,给出公交车队控制的定义,构建车队车辆次序优化策略,建立引导车速计算模型及调整流程。同时,构建基于VISSIM及COM接口二次开发的仿真实验系统平台对引导方法进行验证及评价。结果显示,基于车路协同环境的公交车队引导控制模型可有效减少多辆公交车辆排队依次进站时在公交停靠站的停靠平均延误15.6%,提高公交车辆进出站有序性和运营效率。     

基于主线拥堵场景的快速路级联信号控制方法

城市快速路高峰时段已经呈现出常态性拥堵，对快速路主线拥堵进行疏导尤为必要.本文通过在主线和入口匝道进行三级交通检测判别，设计了多级联动的信号控制流程与实现方式，构建了不同拥堵程度下的分级响应控制策略，基于瓶颈点通行能力最大化下的实时信号控制算法及最大排队长度限制下的实时信号控制算法，建立了主线及匝道车道开关闭、汇合处信号灯控制、主线动态限速、交通信息诱导等于一体的快速路级联信号控制方法.仿真分析结果表明，在主线不同拥堵程度下采取的级联信号控制方法，可以有效提升快速路主线平均车速，并未导致匝道排队的恶化，局部路网平均延误均有明显降低.