基于遗传算法的城市单交叉路口信号动态控制

针对单交叉路口多相位交通流建立一种实时动态模型,并根据不同时刻的不同车流量, 选择最优相位配时和相位顺序.提出一种实时遗传算法优化配时控制方法,通过对本周期及前 一周期的车流量进行实时测量,采用线性预估方法,对下一周期的车流量进行预估,以最大通行能力为路口模型控制性能指标,从而确定下一周期的相位配时方案.采用MATLAB语言编程 进行实时仿真试验,结果表明,算法实时性好,运行稳定.     

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。     

基于行人需求的感应式交通信号控制模式研究

基于"以人为本,人车兼顾"的设计思想,提出一种行人过街信号灯动态控制模式。针对高峰模式进行研究,用人、车检测器分别对人和车的等待数量进行实时检测,采集数据,输送到控制模型,制订出合理感应信号配时方案,反映到下一周期的红绿灯配时,调节红绿灯时间,有效提高了道路通行效率和行人过街的安全性。     

交叉口配时方案实时优化与仿真系统研究

为了充分利用交叉口的时空资源,缓减拥挤,根据单交叉口的实时检测器数据,基于优化模型和仿真模型,以均衡交叉口的交通压力目标,开发了一款交叉口配时方案实时优化与仿真系统,来对配时方案中的周期、绿信比、相序进行动态优化.实测结果表明,与传统定时信号控制方式相比,优化后的交通信号配时控制效果更好,车辆平均延误时间更少.     

实时自适应交通信号控制优化理论模型

通过对交叉路口交通流到达和排队延误规律的研究,提出了一种新的交通信号控制理论,此理论把交通延误和停车次数综合为一个性能指标,称为PI值,建立了以PI值最小为目标的交通信号配时优化理论模型,该信号配时方法与通常采用的单点自适应信号控制方法的区别在于不但考虑了交通延误,而且考虑了停车次数,实现对交通延误和停车次数两个指标的优化,从而保证了以车队形式到达的交通流可以不间断地通过交叉路口,由于以实时交通流的到达规律为依据进行信号优化配时,因此,该信号配时优化模型又是实时自适应交通信号控制优化模型。     

随机条件下单点交叉口信号配时优化

分析了信号交叉口交通流的随机特性,根据与期望排队长度相关的相位机动车排队长度偏差指标,考虑不同相位的权重因素,建立了交叉口信号配时优化模型,研究了相位清空可靠度与周期时长和相位绿灯时间的定量关系。对模型进行了确定性转化,并以两相位信号交叉口为例进行了算例试验分析。计算结果表明:交通流到达率的方差从0增加到350 pcu.s-1时,周期时长将从50 s增加到232 s,且到达率方差较大的相位需要更多的绿灯时间;排队长度由4 pcu增加到30 pcu时,相位清空可靠度仅从0.712增加到0.884。可见交通流到达率的随机特性对交叉口信号配时参数的设置影响明显,模型正确。     

微观交通仿真模型建模及应用

将爱尔朗车头时距分布模型和基于期望车头时距的跟驰模型引入微观交通仿真,在VC++环境下实现模型程序开发.在对典型路口实地交通调查基础上,进行仿真应用研究.同时,对变周期信号控制策略进行了初步研究,通过仿真分析表明,由于变周期信号配时模拟了实际交叉口的感应式信号控制,仿真结果更加优化.利用实时视景仿真软件Vega实现了交通流仿真的三维可视化,能够实时动态的显示仿真过程.     

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Vissim和BP神经网络的右转专用相位设置研究

综合考虑各种交通流对右转专用相位设置影响的研究较少,针对该情况提出基于Vissim和BP(back propagation)神经网络的右转专用相位设置方法,为右转专用相位设置提供一种新思路。首先对右转机动车进行交通冲突分析,通过假设各种交通流量进行交叉口信号配时,并采用Vissim进行仿真,获取许可型相位下右转机动车平均延误数据7776组;再利用BP神经网络模型对获取数据进行训练,建立许可型相位下右转机动车平均延误模型,模型能够计算右转机动车平均延误;最后以右转机动车平均延误最小为目标建立右转专用相位设置流程。     

基于Ring-Barrie相位的交叉口信号配时优化模型

为了将交叉口时空资源最大化利用,以Ring-Barrier相位运行规则为基础,建立了一种城市交叉口信号配时优化模型,该模型将求解交叉口整体延误最小值转化为非线性规划问题.通过选取交叉口平均延误作为优化目标,选取交叉口信号控制的周期时长和各相位绿灯时间作为变量,选用分支定界算法作为此非线性规划问题的求解算法.为验证信号配时优化效果,选取南京市一交叉口作为实例,运用相关工具软件对模型进行了求解.结果表明:实施优化模型后,交叉口整体延误随着迭代次数不断降低并逐渐收敛,第39次迭代优化结果与Webster配时模型相比,交叉口平均延误减少了29.1％,有效的提升了交叉口整体运行效率.     

UTCS��UTFGSЭͬ�Ż��о�

本文根据UTCS与UTFGS子系统功能独立及功能整合和互补的特征，基于递阶优化思想对UTCS与UTFGS进行协同优化建模，在模型求解过程中，本文提出以相邻两个控制周期作为一个诱导周期，利用后一个控制周期的控制参数作为计算下一个诱导周期诱导策略的输入参数，进行跟进计算，这种计算思路既能保证交通控制与诱导和实时交通流的紧密相随和动态性，又能保证诱导策略的连续性和继起性，实现了交通控制与诱导的动态协同。并通过仿真分析说明算法的有效性。本文研究为UTCS与UTFGS协同的最终实现提供理论指导和方法依据。     

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.     

高速公路入口匝道的协调优化控制

为了实施高速公路路网交通流的优化控制,采用MATANET模型进行路网交通流建模,应用非线性最优控制方法,构造了路网入口匝道的协调控制模型。该模型应用全局实时交通数据,以总费用时间与密度控制的组合构建性能指标,能够提高交通运行效率,并有效处理交通拥挤。针对模型的非线性,应用遗传算法对性能指标进行优化,探究TTS-密度控制指标的优化对路网交通拥挤状况的控制效果。以南京市周边高速公路路网作为应用实例,验证了所研究模型与优化方法的可行性。     

OV 模型交通流阻尼特性研究

对交通流跟驰模型施以拉氏变换（或z 变换）,转换为控制系统传递函数形式, 进而通过分析传递函数来探讨交通流系统稳定性及控制方法,这是交通流稳定性理论研 究重要方向之一.为进一步挖掘分析稳定交通流系统在稳定状态下动态特性,基于最优速 度跟驰模型,以控制理论时域分析方法,研究了交通流系统在欠阻尼和过阻尼两种情况 下阶跃响应动态特性,并以仿真算例验证了理论正确性.过阻尼较欠阻尼交通流系统稳定 性好,但调节时间更长,若将交通事件抽象为阶跃响应,通过分析交通流系统调节时间、 超调量等参数,可为计算交通事件持续时间作参考,进而制定合理有效的交通管理措施.     

多机场终端区微观交通流建模与仿真分析

为研究多机场终端区交通流微观时空特性与演变规律,考虑终端区内单股、汇聚和交叉交通流具有基于目标点运行的基本特征,依据先到先服务原则,利用刺激-反射跟驰理论,建立了空中交通流局域排序模型、跟驰模型和机动模型.在此基础上,采用多智能体仿真工具NetLogo,构建了多机场终端区交通流仿真平台,仿真分析了进场交通流特征参数之间的关系和灵敏性,以及进离场交通流之间的相互影响.研究结果表明:多机场终端区进场交通流存在明显的相变与迟滞特征,形成自由相、畅行相、伪拥塞相和同步拥塞相等基本相态;流量与速度密度乘积之间存在线性关系;管制间隔对交通流的影响较大且存在最优管制间隔,进场交叉点的最优管制间隔为8 km.      

组合放行下的干路交叉口协调控制优化

采用双层规划方法建立干线协调控制模型,模型以干线两相邻交叉口之间的行驶时间,关键流向的绿灯需求,交叉口绿信比,公共周期时长等参数为基础和约束,对干线协调控制信号方案进行优化,优化参数包括交叉口放行方式、各交叉口绿波起始和终止时刻以及双向绿波带宽,实例求解计算及仿真验证显示,本方法可以应用于干线绿波控制的优化设计.     

城市信号交叉口混合交通秩序度模型

混合交通是我国城市信号交叉口最为显著的交通特点之一. 为了便于研究混合交通信号控制策略,并进行混合交通流仿真,从信号交叉口“时空资源”有效利用角度,提出了信号交叉口混合交通秩序度的概念,并建立了混合交通秩序度模型. 从信号交叉口的“空间资源”利用角度,建立行人自行车聚集群与机动车冲突区域模型;从信号交叉口的“时间资源”利用角度,建立行人自行车与机动车冲突时间模型,可以作为优化混合交通信号控制策略的一个重要评价指标. 最后,以混合交通秩序度和机动车延误作为评价指标,通过仿真的方法,对实际交叉口进行了混合交通信号控制策略优化,经过方案比选得到一个优化控制方案. 研究结果表明,以混合交通秩序度和机动车延误为评价指标优化的控制方案,比以往单一考虑机动车为评价指标优化的控制方案,效果得到明显改善,更能够表征我国信号交叉口混合交通流的运行状况.     

城市交叉口交通流特征与短时预测模型

时间尺度大于15 min的城市交通流预测模型已无法满足交通信号实时控制和交通信息实时发布的需求,通过对广州市中心区交叉路口交通流长期观察和数据采集,分析了各种时间尺度的交通流特性,提出以路口信号周期作为时间尺度,绿灯流率作为变量的ARIMA(p,d,q)短时交通预测模型。以1个和3个信号周期的时间尺度为例,对城市交叉路口不同时间段交通流进行建模和预测。结果表明ARIMA(p,d,q)预测模型结构稳定,算法简单,时间尺度为3个信号周期的预测模型可以很好地保持交通流特征,均方根误差为0.015 9,预测精度较高。     

基于宏微观耦合模型的城市道路交通流在线估计

实时可靠的交通流估计是城市交通管理与控制的基础.宏观的MCTM模型不 能获取引道路段的微观信息,微观的Paramics 仿真则需路网OD的准确估计, 为避开单一 模型使用的缺陷,本文提出建立宏微观耦合模型.在模型估计的单位间隔内,先利用 MCTM估计基本元胞有效密度和引道元胞初步密度,并在接口处计算仿真发车数量;再 转用Paramics 进行引道微观仿真,利用仿真检测数据计算交叉口排队长度和引道元胞有 效密度,取代初步密度,作为下一个间隔计算的初始输入,实现交通流的在线估计.仿真中, 为符合转向需求实时变化特性,建立基于约束卡尔曼滤波的转向需求估计模型,实时更 新单位间隔的转向需求.实例分析结果表明,宏微观耦合模型满足城市道路交通流在线估 计要求.