平行流交叉口信号控制策略及效益分析

为解决平行流交叉口左转多次停车问题，实现同一相位放行左转、直行和右转车流的同时，所有流向车辆最多停车一次，对平行流交叉口进行设计，提出两种设计方案，对比已有方案，选择左转右置的平行流交叉口作为研究对象，探讨其优劣. 根据车流运行特征，以车辆不存在二次停车，车车不冲突作为约束条件，建立优化模型，并进行效益分析. 结果显示，与传统经典十字交叉口控制相比，平行流交叉口使通行能力提升60%以上，车均延误下降约 70%. 本文提出的控制策略，在不牺牲车辆权益的情况下，能消除左转和直行冲突，提升交叉口通行能力，为平行流交叉口研究提供一个新的视角.     

无信号T型交叉口左转车辆驾驶行为对交通流的影响

为研究无信号T型交叉口主路左转车辆驾驶行为对交叉口交通流的影响,建立了元胞自动机无信号T型交叉口交通流模型,在开放边界条件下研究了不同左转车辆驾驶行为对交叉口车辆车均冲突频次与延误的影响.研究结果表明:左转车辆驾驶行为与交叉口车辆车均冲突、车均延误有密切关系.在保守型驾驶行为条件下,交叉口无车辆冲突,但相比于稳重型和冒险型驾驶行为,交叉口车均延误将更高;对于稳重型和冒险型驾驶行为而言,在交叉口车辆冲突方面,冒险型驾驶行为会导致交叉口产生更多的车辆冲突;在交叉口车均延误方面,当左转车流量较低时,冒险型驾驶行为下的交叉口车均延误更高,随着左转车流量的增加,冒险型驾驶行为下的交叉口车均延误逐渐低于稳重型驾驶行为下的交叉口车均延误.     

交叉口可变导向车道与信号配时协同优化模型

通过交叉口可变导向车道的车道功能与信号配时的协同优化,构建优化模型,对交叉口时空资源进行优化配置,以达到交叉口车辆平均延误最小的目标。根据优化模型所得的车道功能分配和信号配时参数进行交通仿真实验,探讨可变导向车道条件下不同信号相位相序方案对交叉口运行效率的影响,并分析不同进口道以及不同流向的车流受到的具体影响。结果表明,协同优化模型能显著降低交叉口的车均延误、提高车流运行效率,并使得在某些交通量条件下使用信号优化无解的问题变为有解;同时发现不同的相位相序方案对设有可变导向车道的进口及其对向进口的左转车流运行有较大的影响,合理的交叉口相位相序设置能够有效地减少交叉口时空资源的损失。     

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.     

基于非均衡损失的交叉口信号控制优化模型

在分析车流到达与离去性质的基础上,确定渠化十字交叉口相位的方案集,提出以相位非均衡损失和二次停车延误作为其不同饱和度下信号控制优化的主要目标,辅之以总延误和车均延误时间,兼顾行人过街影响,建立交叉口小时内有限定义域整型优化模型并给出算法。以广州市天河北/天河东交叉路口为例,择一日进行信号控制优化,计算结果表明：优化空间在10%～40%时,模型具有良好的适应性。     

基于NSGA-Ⅱ-DE的借道左转车道信号配时优化

针对平面信控道路交叉口时空资源闲置问题,提出了基于NSGA-Ⅱ-DE(非支配排序遗传算法和差分进化算法的混合优化)的借道左转车道信号配时优化方法,以缓解交通拥堵。以济南市经十路—舜耕路交叉口为研究载体,分析了借道左转交叉口交通特性,综合考虑交叉口车均延误和通行能力,建立了基于双目标的信号配时优化模型,采用NSGA-Ⅱ-DE对其进行求解。结合实际算例,运用VISSIM软件对比分析了交叉口改善前后的交通运行状况。结果表明:信号配时优化后,交叉口平峰、高峰两个时段车均延误分别降低了17.9%和13.7%,平均排队长度降低了14.0%和12.0%,通行能力均降低了6.7%,同时,验证了NSGA-Ⅱ-DE的适用性和有效性。     

U型左转远引在干线感应协调控制中的应用研究

考虑交叉口交通需求的不确定性问题,以实施感应协调控制的城市干线为研究主体,分析干线交叉口左转交通流利用左转专用相位和U型左转远引2种方式实现左转的运行效果.应用Synchro进行单个交叉口信号优化配时,基于带宽最大化的干线感应协调鲁棒配时方法确定最佳相位差.利用Sim traffic进行微观仿真,算例分析表明:U型左转远引能够明显降低交叉口进口道平均延误和95th排队长度;各交叉口服务水平显著提高;干线运行指标,如系统平均延误、平均速度均有所改善.对不同比例左转流量对进口道平均延误的影响分析可知,U型左转方案对左转流量的变化造成的延误变化不是很敏感.     

左转绕行的联合三交叉口通行能力优化研究

以某一联合三交叉口区域为例,以经济有效的手段挖掘已有交叉口的潜在通行能力,研究在"三角形"结构的主次交叉口资源利用不均衡的联合交叉口区域中,组织部分左转车流在次交叉口绕行对区域交叉口通行能力和车均延误的影响。文章提出以最大车流通过量为目标,使每股流向在新旧控制方案下极限通行能力比值最小值最大化的模型思想,得出每股车流向通行能力可提高最大比例和同一周期时长下的最优信号配时方案,并对联合三交叉口区域进行实例仿真分析。分别对交叉口区域在绕行前后不同控制方案下的行程时间、平均排队长度、平均延误等进行对比分析,并仿真每股流向交通量增加20%后的平均延误情况。结果表明,左转绕行下新的控制方案,尤其是单口控制方案2有效提高了交叉口通行能力,交叉口车均延误明显降低。     

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.     

平行流交叉口行人过街控制策略研究

为解决平行流交叉口行人与机动车冲突问题,考虑行人与机动车在冲突点为寻找间隙穿越的交替穿插的抢行博弈过程,重新设计行人过街信号相位方案,提出人车搭接相位行人过街模式;考虑行人专用相位过街模式,给出两种行人过街模式的信号控制策略;构建优化模型,并对模型等价变换,降低计算复杂度.结果显示：常规交叉口处于高饱和状态时,两种行人过街模式下平行流交叉口分别降低了73.8%、50.3%的车均延误,故人车搭接相位过街模式效益更优;人车搭接相位过街模式与不考虑行人过街模式相比,交叉口车均延误仅增加 0.6~3.8 s⋅ pcu-1 .研究成果可为平行流交叉口行人信号配时提供理论依据.     

平行流交叉口行人过街控制策略研究

为解决平行流交叉口行人与机动车冲突问题，考虑行人与机动车在冲突点为寻找间隙穿越的交替穿插的抢行博弈过程，重新设计行人过街信号相位方案，提出人车搭接相位行人过街模式；考虑行人专用相位过街模式，给出两种行人过街模式的信号控制策略；构建优化模型，并对模型等价变换，降低计算复杂度.结果显示：常规交叉口处于高饱和状态时，两种行人过街模式下平行流交叉口分别降低了73.8%、50.3%的车均延误，故人车搭接相位过街模式效益更优；人车搭接相位过街模式与不考虑行人过街模式相比，交叉口车均延误仅增加 0.6~3.8 s⋅ pcu-1 .研究成果可为平行流交叉口行人信号配时提供理论依据.     

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.     

考虑城市干道车队运行特点的交通信号协调控制算法

为建立交通信号协调控制算法并确定其适用条件,考虑车队离散、车辆转出、下游交叉口排队长度3个因素,在分析罗伯逊离散模型的基础上,提出了交叉口协调相位车流到达图式的预测方法,并根据车流到达时刻与协调相位绿灯启亮、结束时刻的关系,建立了协调相位车流延误的计算模型;以交通控制子区内各交叉口协调相位车流总延误最小为优化目标,以相位差为优化变量,设计了信号协调方案优化算法.仿真结果表明:与改进数解法相比,该算法降低了协调相位车流延误7.4%;随着交叉口间距、转出车辆数、下游排队长度的增加,信号协调控制效益逐渐下降.      

信控交叉口提前右转机动车与行人冲突特性

针对在信号交叉口提前右转且无信号控制的条件下,直右混行车道上右转车受直行车阻挡的问题,根据混行车道上交通流特性,确定了交叉口信号周期内提前右转机动车无法进入右转弯道的阻断时间,结合行人流上游所受的信号控制方式,解析了机动车与双向行人的冲突过程,计算了冲突中机动车与行人的通行时间,并在此基础上,建立了提前右转方式下右转车与行人的延误模型.案例计算与分析表明:模型计算值与实际调查值之间的相对误差在20%以内;当机动车流量小于350 pcu/h,机动车对行人通行影响较小,而当机动车流量大于350 pcu/h,行人与机动车的竞争冲突较为明显.      

连续流交叉口左转非机动车交通组织创新设计

为解决连续流交叉口左转非机动车和直行机动车冲突问题,提出一种左转非机动车过街创新设计方案,对比常规设计和两步过街方案,将3种方案整合到一个统一的优化模型中。以交叉口机动车通过量最大为优化目标,建立混合整数非线性规划优化模型,将其转换为非线性模型以便于求解,并利用VISSIM仿真验证3种方案的运行效益。结果表明,两步过街和创新设计相对于常规设计能提升交叉口机动车通行能力,且在高流量场景下拥堵改善效果更佳,分别能降低 55.58%、57.18%的机动车延误;常规设计不适用于直行机动车流量较大的场景,两步过街和创新设计不适用于左转机动车流量较大的场景;常规设计和两步过街左转非机动车流量增加,会导致机动车通行能力迅速下降,创新设计受左转非机动车流量的影响较小,在各种流量场景下适用性较好。     

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.     

基于交叉口双站台的BRT 优先控制研究

为解决交叉口因BRT优先影响其他车辆通行问题，提出基于交叉口双站台的BRT 优先控制方法. 给出交叉口BRT双站台设置方法，对比分析BRT在交叉口单、双站台的平均延误. 根据BRT发车时刻、交叉口信号配时、BRT平均车速、交叉口间距及站台停靠时间等，制定 BRT站台预停靠方案和行车时刻表. 为确保BRT按照预停靠站台及时刻表运行，采用BRT车速引导与信号配时双重补偿修正BRT 实际离站时刻与时刻表的偏差. 以常州BRT 1 号线为例，对应用本文方法的5 个交叉口进行分析. 结果表明：BRT在每个站台实际离站时刻偏差范围为±5 s、±10 s、±20 s 时，本文优先控制方法显著减少BRT停车次数和延误，提高了BRT整体运营效率.     

新型混合交通交叉口信号与车辆轨迹协同控制方法

新型混合交通环境下的交叉口交通控制可通过信号灯控制与自动驾驶车辆的轨迹控制协同实现,能够极大地优化道路通行资源利用效率。已有研究中,信号配时与车辆轨迹集中优化的控制策略难以应用于车辆自组织控制的现实场景,且往往计算复杂度较高。本文提出一种无中心框架下基于逻辑的交叉口信号与车辆轨迹协同控制方法。基于协同理论中的快慢变量主动伺服控制原理,设计一种交叉口信号配时慢变量与车辆轨迹策略快变量协同框架,并分别提出基于逻辑的信号配时优化和网联自动驾驶车辆轨迹协同控制方法。协同控制方法可以在车辆自主控制的条件下,一方面,实现交叉口信号配时动态适应交通需求;另一方面,实现网联自动驾驶车辆主动优化驾驶速度,高效通过交叉口。而且网联自动驾驶车辆在进口道可引导混合车队高效通过交叉口,降低绿灯启动损失,提高交叉口通行效率。仿真实验表明,本文的协同控制方法相较于传统控制方法可显著降低交叉口车辆平均延误,同时,基于逻辑的决策模型可实现快速求解。通过对网联自动驾驶车辆控制策略关键参数的敏感性分析,进一步讨论新型混合交通流交叉口通行公平性,并比较在不同网联自动驾驶车辆渗透率下的控制效果。