车道拥挤收费与信号控制组合优化模型研究

针对设有公交专用车道的城市道路,在交通过饱和状态下,为了提高道路通行能力,允许私家车以收费模式驶入公交专用车道,以缓解交通拥堵,建立了基于拥挤收费的交通信号控制模型.模型分别计算了公交专用车道和常规车道的行程时间及相关联交叉口的总体排队延误,另外对公交专用车道设置了临界密度.该模型在保证公交专用车道交通服务水平的前提下使所有车道的路段行程时间及路口排队时间最短,最后利用遗传算法和VISSIM仿真相结合对模型进行了求解.结果显示了车道拥挤收费和信号控制组合优化模型的有效性,降低了车辆排队延误.     

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.     

快速路匝道邻接交叉口交通设计方法

对匝道车流与地面车流交织、相位绿灯损失以及邻接路口通行能力不足等问题进行分析;运用时空优化设计方法避免交通流交织与冲突,空间上对交叉口进口车道功能的置换设计,时间上根据车流饱和度均衡原则,提出信号组合相位的设计思想,减少路口有效绿灯时间的损失;最后,通过具体实例对优化设计方法进行验证.结果表明,优化后立交的通行能力提高,车辆的平均延误大大降低,匝道车流与地面车流之间的交织情况基本被消除,改善效益明显.     

基于可逆车道的菱形立交交叉口车道设置及信号配时优化研究

菱形立交是城市内常用的一种立交形式,为了提升衔接区域交叉口的服务水平,本文提出了基于可逆车道的菱形立交交叉口信号控制方法。可逆车道应用于内部路段所有左转车道和地面出口道的部分车道上,传统控制方法无法保证内部路段车辆被及时清空,安全隐患较大,故在分析了可逆车道设置条件,考虑内部路段的及时清空和排队长度控制以及相位方案等约束条件后建立了配时优化模型,并基于枚举法求解。通过算例及VISSIM仿真对方法的可行性和效果进行了验证,并与传统信号控制方法进行对比,发现前者在高水平交通需求下显著优于后者,使得交叉口处总通过车辆数提高了2.0%,车均延误降低了52.7%,出口匝道上的最大排队长度减少了62%以上。     

信号交叉口可变导向车道感应控制优化

针对国内可变导向车道利用效率低、交叉口延误大等问题,基于车辆感应控制技术,对可变导向车道转向功能变换时刻及车辆清空时耗进行研究;并利用VISSIM仿真技术对单个交叉口延误进行评估。研究表明,合理选择可变导向车道转向功能变换时刻以及合理设置清空时间,能够提高可变导向车道利用效率,减少交叉口延误。     

基于NSGA-Ⅱ算法的逆向可变车道信号配时优化

以相位有效绿灯时间、饱和度和逆向可变车道长度为约束条件,建立交叉口控制延误时间最小、交叉口通行能力最大的双目标函数控制模型,运用NSGA-Ⅱ双目标优化算法,求解目标函数,获得以通行能力相对占优的信号配时方案,达到交叉口控制效率提高的目标。以重庆某交叉口实际数据为例,用NSGA-Ⅱ算法对设置可变车道后的配时优化方案求解,并与现状配时方案进行对比,设置逆向可变车道和优化信号配时能够提高交叉口通行能力,降低控制延误。     

基于信号优先和滞站调度的BRT组合控制策略

合理的实时调度和信号优先控制是保障快速公交系统（Bus Rapid Transit）服务质量的关键. 交叉口信号优先控制策略同样需要考虑到BRT车辆起停、公共交通乘客延误、社会车辆延误等相关因素. 本文以北京快速公交一号线为研究对象,在建立交叉口整体延误损失函数的基础上,研究并提出了一种适用于快速公交系统的组合控制策略. 该策略将交叉口优先控制方法（绿灯提前启亮、绿灯相位延长）和站台控制方法（滞站调度）进行组合优化,在使快速公交系统享有优先权的同时,降低其对冲突相位车流的影响,减少延误损耗,同时降低了乘客上下车时间等不确定性因素对系统产生的影响. 本文最后针对不同路口交通状态下的优化组合控制策略进行了仿真验证.     

考虑上游信号的交叉口延误计算

延误是交叉口交通设计和信号优化的重要评价指标.针对传统延误计算仅考虑单个交叉口的不足,本文构建了综合考虑上下游交叉口交通运行参数的延误计算模型. 模型以交通波理论为基础,综合考虑了上下游交叉口的相位相序、绿灯时长、流向流量、路段长度及相位差等因素,通过计算下游交叉口队尾时空点在各相位的演变构建队尾时空多边形,计算队尾时空多边形的面积即可得到下游交叉口计算车道组的停车延误,将其加上加减速延误最终得到交叉口信号控制延误.示例分析表明,该模型与VISSIM 和 SYNCHRO等软件相比,延误计算精度较高.     

考虑绿灯协调位置的双向绿波控制算法

为研究协调相位中绿灯不同协调位置对绿波带控制效果的影响,提出一种考虑绿灯协调位置的双向绿波协调控制算法。该算法考虑交叉口相位组成、相位顺序等因素,通过调整协调相位绿灯协调位置的方式,推导出协调相位绿灯起止时刻计算公式,以车均延误及停车次数最小为目标,完成干线绿波带的方案设计。通过算例对比分析绿灯协调位置,分别为0%、25%、50%、75%、100%时的延误和停车次数,以此来分析不同协调位置所对应绿波带方案的控制效果。算例分析结果表明,随着绿灯协调位置的改变,各绿波带控制方案的控制效果存在一定差异,在本算例中,协调位置在100%时车均延误及停车次数最小。该研究对优化绿波带控制效果、提高干线服务水平具有现实意义。     

单点交叉口固定信号配时优化模型

为获得更好的单点固定信号配时方案,以交叉口通行能力最大和车辆平均延误最小为目标,以相位有效绿灯时间受限为约束条件,提出一种信号配时优化模型.使用大连市交通调查数据得到韦伯斯特配时方案和2种优化配时方案,采用交叉口通行能力、车均延误和饱和度评价了各种配时方案.利用VISSIM软件进行了交通模拟试验,采用累计通过车辆数、车均延误和平均排队长度对各种方案进行了交叉口评价.结果表明,所提出的配时优化模型优于韦伯斯特配时模型,而且其评价结果更能反映交叉口的实际服务水平.     

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MP 与MPC 相结合的分布式交通信号控制研究

依托于最大压(Max Pressure,MP)分布式信号控制特性,结合已建立的实时排队长度预测模型,利用模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)进一步对修正后的MP信号控制策略进行滚动反馈优化,提出了MP与MPC相结合的分布式信号控制方法. 模型验证结果表明：MPC嵌入后,MP优化下的交叉口1 与交叉口2 延误分别降低了13.47%、15.35%;并且对比了MP绿信比分配权重修正前后对控制输出的影响,优化后瓶颈路段的车道4 和车道10 的排队溢出次数分别从6 次和9 次降低为0 次,表明修正后MP绿信比权重的信号优化策略更能有效防止排队溢出现象的发生.     

基于MP与MPC相结合的分布式交通信号控制研究

依托于最大压(Max Pressure，MP)分布式信号控制特性，结合已建立的实时排队长度预测模型，利用模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)进一步对修正后的MP信号控制策略进行滚动反馈优化，提出了MP与MPC相结合的分布式信号控制方法. 模型验证结果表明：MPC嵌入后，MP优化下的交叉口1 与交叉口2 延误分别降低了13.47%、15.35%；并且对比了MP绿信比分配权重修正前后对控制输出的影响，优化后瓶颈路段的车道4 和车道10 的排队溢出次数分别从6 次和9 次降低为0 次，表明修正后MP绿信比权重的信号优化策略更能有效防止排队溢出现象的发生.     

逆向可变车道交叉口信号配时优化方法

为提升逆向可变车道交叉口通行效率，提出一种基于逆向可变车道交叉口信号配时优化方法.假设车辆到达服从泊松分布，基于逆向可变车道交叉口车流运行特征，构建了逆向可变车道交叉口通行能力和延误计算模型；以周期时长、主预信号控制、逆向可变车道长度及饱和度等为约束，交叉口通行能力最大和平均延误最小为目标，建立了交叉口信号配时双目标优化模型，采用模拟退火算法求解.选取南昌市某交叉口分析了其设置逆向可变车道后，在高、中、低流量及不同左转比例下的运行效果.结果表明，本文所提方法在不同流量下均能提高交叉口的通行能力并减少延误，且更适合高流量交叉口；当高流量交叉口左转比例大于 20%时，交叉口通行效率改善更加显著.     

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.     

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.     

信号控制四路环形交叉口多进口协同放行方法

针对传统信号控制四路环形交叉口环内车辆间相互干扰对交叉口延误的影响,本文提出 1种多进口协同放行的信号控制方法.首先,基于元胞传输模型建立能描述信号控制四路环形交叉口车流特征的动力学模型;并在此基础之上,以交叉口延误为优化目标、配时参数为目标变量建立信号优化模型,利用遗传算法进行优化,从而得到信号配时参数;最后,通过实例对模型的适用性进行分析.结果表明：四路环形交叉口进口道左直车道分流渠化后,环道车辆延误明显降低;与单进口轮流放行方式相比,本文提出的多进口协同放行控制方法能有效降低交叉口车辆延误.     

基于遗传算法的城市区域交通信号控制系统仿真

城市交通信号控制是城市交通管理中的主要手段和途径。提出从系统最优原则出发制定交通管理策略的观点,建立城市区域系统最优模型,并基于MATLAB软件中的遗传算法给出求解。最后,通过两个典型交通路网模拟验证最优模型的适用性和合理性,并获得控制目标交叉口绿信比、延误数以及区域交通网络总的运行时间。     

连续流交叉口信号协调配时及延误模型

为解决连续流交叉口车辆二次停车和人-车冲突问题,防止车辆排队溢出,破坏连续流交叉口稳定的运行状态,提出人-车信号协调优化控制策略。根据车流运行特征,协调主、预信号配时,优化信号相位方案,以车均延误最小为目标构建优化模型。通过仿真对比可知,本文模型计算的延误估算误差在5%以内。通过案例分析可知,现状方案南北左转车均延误和车均停车次数是优化方案的2倍以上,说明优化方案避免了车辆二次停车;从整个交叉口来看,优化方案在两种流量场景下,车均延误分别降低了27.8%、18.5%,提升了交叉口运行效率。通过敏感性分析发现,移位左转车道长度在100 m时,综合效益最佳。