交叉口信号控制自组织算法

为提高信号交叉口的控制效率,运用模式识别基本理论,对交叉口交通流运行状态的基本特征进行了提取,构建了信号控制模式类型与模式空间;依据定时控制、感应控制和自适应控制延误模型,运用统计模式识别方法建立了交叉口信号控制的模式分类方法;在此基础上,应用自组织理论,建立了信号控制方式之间的转换算法(自组织算法)与协商机制;最后结合哈尔滨市智能交通系统应用示范工程调查数据进行仿真。研究结果表明:交叉口信号控制自组织算法较单一信号控制方式在提高信号控制效益方面具有明显优势。     

信号控制交叉口交通组织优化研究

为提高城市信号控制交叉口的运行效率和保障行车安全,针对城市信号控制交叉口冲突点的特性,提出了信号控制交叉口交通组织优化方法,建立了信号控制交叉口交通组织优化仿真模型。该模型以西安市西影路与雁翔路十字型交叉口为例,对该信号控制交叉口进行交通渠化、信号相位设计及信号配时优化,利用Vissim微观交通仿真软件对优化方案进行仿真,仿真结果表明,交叉口总延误减少了30.9%,东进口左转减少45%,西进口左转减少了22.5%,南进口总延误减少39.4%,北进口总延误减少62.6%。     

基于VISSIM的环形交叉口信号控制仿真分析

通过在环形交叉口进口道和环道上设置信号灯,控制左转车辆两次停车通过交叉口的信号控制方法,是对负荷较大的让行控制大型环形交叉口较好的改善措施。运用微观仿真软件VISSIM仿真一定流量条件下设置左转两步信号控制环形交叉口和让行控制环形交叉口的运行状况,并进行比较分析,得出两种控制方式各自的优缺点和流量适用范围。     

中外信号控制环形交叉口控制模式的对比研究

信号控制环形交叉口是大流量环形交叉口一种理想的交通控制方式,在国内外得到广泛的应用并取得很好的运行效果。我国由于缺少现代环形交叉口的充分发展与应用,所以导致信号控制环形交叉口的控制模式与国外不尽相同。本文从信号控制环形交叉口的起源与发展着手,对各种信号控制环形交叉口的优缺点进行比较,分析各自的适用范围,探究造成中外环形交叉口信号控制模式异同的原因,最后总结国外的经验与教训,提出我国信号控制环形交叉口健康发展相应的对策。     

信号交叉口混合交通流控制仿真系统研究

运用交通流控制理论建立了信号交叉口混合交通流控制优化仿真模型,并利用VB搭建了交叉口内混合交通流控制仿真系统平台,选用VC 作为仿真二次开发工具,对微观仿真软件Vissim进行二次开发和参数校正;采用遗传-混沌混合优化方法,利用Matlab编程实现其优化计算.并以武汉市中山路-胭脂路的小东门交叉口为例,进行交叉口信号设计与仿真,实践证明所开发的微观仿真系统具有较强的实用性.     

交叉口移位左转设置方法研究及仿真分析

左转交通流在城市道路交叉口处产生的冲突点最多,合理组织左转交通流能够有效提高交叉口的通行效率.结合交叉口现实情况,提出移位左转放行方法,该方法将左转车道转移至对向车道,实现相对方向直行和左转车辆同时放行,消除交叉口左转产生的交通冲突、减少信号相位数、提高绿信比,从而提高直行车辆乃至整个交叉口的通行效率.针对此方法设计了移位左转交叉口的几何物理模型,进一步提出了一种联动控制算法来判定该方法的适用条件;阐述了该方式下慢行交通组织方法;并通过Vissim微观仿真对满足适用移位左转条件的实例交叉口进行了对比验证.仿真结果表明,设置移位左转后,该实例交叉口主信号总车均延误比现状交叉口主信号总车均延误减小了24.53s,交叉口通行效率得到提高.      

环形交叉口交通控制模式研究

在对环形交叉口交通特征及其问题的分析，以及对环形交叉口交通控制与管理基本思想讨论的基础上，研究提出环形交叉口交通控制的３种基本模式，并分析各种模式的控制方法、技术细节以及适用条件等。这３种模式对环形交叉口信号控制管理的理论研究与实际应用都具有重要价值。     

基于通行能力系数优化的道路交叉口单点动态控制研究

为提升城市交叉口在动态交通条件下的通行效率,提出一种单点控制方法。首先依据交叉口及相邻上下游路口信息计算真实交通需求及相关时长约束,并依据交通需求进行相序选择,依据过车信息更新饱和车头时距及饱和流量;然后结合相关约束构建模型求解路口通行能力系数,依据通行能力系数区分不同交通状态,并依据所取的状态采用相应策略进行信号控制;最后通过仿真实验和真实应用对该方法的有效性进行验证。     

基于交通预测的多态交通流信号控制

为解决现有信号控制方法对多态交通流交叉口适应性不足的问题,通过在交叉口设置多功能进口车道和车辆检测器、车道控制器等硬件设施,进行了短时交通流预测基础上的多态交通流条件下交叉口信号配时优化研究。根据交通量预测数据,建立信号控制延误估计模型,以交叉口总延误最小为优化目标选取多功能车道流向,根据每相位最大排队长度逐步优化绿灯时长并实施信号控制。短时交通预测以小波分析为基础,采用RBF神经网络及Markov链分别预测交通流的稳态与随机部分。使用VISSIM软件对设置多功能车道的交叉口多态流信号控制方法进行了交通仿真。分析结果表明：该方法可有效降低行车延误,提高交叉口服务水平。     

逆向可变车道动态切换及信号控制优化方法

为弥补逆向可变车道切换控制方法判断条件较为单一,且配套的信号控制方法难以适应交通流动态变化的不足,提出逆向可变车道动态启停切换及交通信号优化控制方法.根据交叉口流向饱和度、车道切换效益与车道切换时间间隔等指标获取逆向可变车道动态切换控制决策,实现逆向可变车道的动态开启和关闭;同时,利用检测器获取车辆到达率、车道饱和流率与剩余排队车辆数等实时交通流数据,根据车流到达驶离图示推导交叉口车均延误计算公式.引入左转车道释放流率系数,修正左转车道释放流率,改进了交叉口延误计算公式,构建以延误最小为目标的交叉口信号配时动态优化模型.最后,以武汉市古田四路-长丰大道交叉口为对象开展了仿真实验,结果表明:相比于定时切换控制方式,动态切换控制与信号配时动态优化方式下的逆向可变车道交叉口车均延误减少6.7%~14.9%,含有逆向可变车道进口方向的左转车均延误减少7.6%~15.6%,平均排队长度减少6.4%~21.9%,验证了动态控制方法提升交叉口运行效率的有效性.      

车路协同环境下信号交叉口车速引导建模与仿真

目前交通自适应控制策略中预测交通流到达的方法多为基于车流行驶速度服从统一分布而获得,其效率与可靠性等方面存在不足.文中利用车路协同环境下实时车车、车路通信,基于实时信号状态、排队长度、车辆位置、加速度等参数,以交叉口车辆停车时间最小化为目标,提出面向个体车辆的车速引导机制与模型,有效弥补了上述缺陷.以上海市曹安路嘉松北路交叉口为例进行仿真验证,结果表明,在高饱和状态下,文中模型能有效降低交叉口车均延误30％,减少交叉口平均停车次数60％,在中、低饱和状态下的效益更佳.     

借用公交专用道左转的主预信号控制方案优化

设置有路中式公交专用道的交叉口进口道存在因公交与其他车辆两股平行车流在路口同时左转、直行和右转而形成的多路交织现象，传统信号控制方案已无法消除这类交叉口相位放行造成的交织冲突问题。为解决该问题，设计了一种借用公交专用道左转的新型交叉口，规定了各流向车辆的运行规则，同时设计了主信号与预信号相位方案及相互协调配时关系。具体来说，根据公交直行车辆和其他左转、直行车辆的到达-驶离图式，分别建立各流向不同情况下车辆的延误与停车次数计算方法，以交叉口车均延误与车均停车次数加权的当量费用最小为目标，建立交叉口信号配时优化模型。为验证该优化控制策略的有效性，结合算例对传统控制方案和优化控制方案进行比较，并分析等待区长度对车辆排队演化过程的影响，确定优化方案适用场景。结果表明：相对于传统方案，优化方案增加了交叉口的通行能力，使得车均当量费用下降比例达到了32.3%；参数灵敏度分析显示，主信号等待区长度宜设置为80 m。所提出的控制策略通过借用公交专用道左转，提高了交叉口的利用效率，最大限度地降低了对公交优先策略实施的影响，能够完全消除设置有路中式公交专用道交叉口相位放行中的交通交织冲突现象，以保证交叉口行车安全。     

城市错位交叉口信号控制方案优化研究

针对城市中心地区较为常见的错位交叉口带来的交通问题,结合南京市中航科技城开发建设项目,对错位交叉口的交通信号联动控制方法进行研究,以保证错位交叉口运行的顺畅性和安全性.基于错位交叉口信号联动控制模型的建立,以南京市航空路一瑞金路一尚书巷形成的错位交叉口为研究对象,利用Vissim建立错位交叉口的仿真环境,对城市错位交叉口的运行状态进行了评价.研究结果表明通过优化错位交叉口信号控制策略,可以提高错位交叉口的通行能力,减少交叉口车辆的延误,达到改善交叉口运行环境的目的.     

全设置连续流交叉口信号配时及延误模型

为了解决连续流交叉口车辆多次停车问题，提出了各流向车辆在所遇第2条停车线处不用停车的优化控制策略。通过协调主预信号配时，调整信号控制相位相序方案，促使车辆直接通过所遇第2条停车线，使得左转车辆停车次数由3次减少到2次或者1次，直行车辆停车次数由2次减少到1次。分析各流向车辆到达-驶离图式，构建左转车流在所遇第3条停车线处的延误计算模型，结合Webster经典模型，给出连续流交叉口整体延误计算模型，其计算结果与VISSIM仿真结果基本一致。推导给出车辆不二次停车、车车不冲突以及连续流交叉口自身交通组织等因素所需满足的约束条件，以交叉口车均延误最小化为优化目标，构建连续流交叉口主预信号协调配时优化控制模型，并设计了4种交通场景以验证不同情况下的效益改善情况。研究结果表明：通过信号协调减少1次停车，能够降低50%以上的车均延误和车均停车次数；根据各转向交通量所占比例选择合适的车道分配方案有助于提升连续流交叉口通行效率；在2种策略下交叉口车均停车次数分别为0.88~1.05、0.59~0.77，与已有控制策略约2次车均停车次数相比，明显降低了连续流交叉口车辆停车次数。研究成果可为连续流交叉口控制提供新的视角，对交叉口通行效率的提升效果也更加显著。     

Optimizing multi-agent based urban traffic signal control system

Agent-based approach is a popular tool for modelling and developing large-scale distributed systems such as urban traffic control system with dynamic traffic flows. This study proposes a multi-agent-based approach to optimize urban traffic network signal control, which utilizes a mathematical programming method to optimize the signal timing plans at intersections. To improve the overall network efficiency, we develop an online agent-based signal coordination scheme, underpinned by the communication among different intersection control agents. In addition, the initial coordination scheme that pre-adjusts the offsets between the intersections is developed based on the historical demand information. Comparison and sensitivity analysis are conducted to evaluate the performance of the proposed method on a customized traffic simulation platform using MATLAB and VISSIM. Simulation results indicate that the proposed method can effectively avoid network oversaturation and thus reduces average travel delay and improves average vehicle speed, as compared to rule-based multi-agent signal control methods.     

基于仿真的畸形交叉口交通组织优化研究

城市道路畸形交叉口是交通冲突点较多、交通安全隐患问题突出、交通组织管理较为困难的一类平面交叉口,文章首先分析了城市畸形交叉口的主要形式和存在的主要问题,归纳了畸形交叉口交通组织优化的主要方法,并以唐山市卫国路—北新道—建华西道畸形交叉口为例,利用交通仿真软件进行了方案实施效果的评价,得出,对畸形交叉口进行交通渠化、信号控制、改变交叉口的形式等组织优化后可以明显改善交通运行状况,提高交叉口的交通运行效率。     

信号交叉口基于出发时刻预测的生态驾驶方法

在城市道路交通中,信号交叉口区域内车辆频繁停车启动的现象,加剧了整体交通流的能源消耗、污染排放与车辆延误。为了减少信号交叉口启停波现象对整体交通流产生的负面影响,以面向未来人工驾驶车辆(HDV)/智能网联车辆(CAV)混合构成的新型混合交通环境为基础,提出了一种基于出发时刻预测的生态驾驶方法,通过优化CAV的驾驶轨迹,减少交叉口区域的车辆延误和能源消耗。首先,对混合交通流的基本图模型进行了分析,根据启停波影响范围,划分CAV通过交叉口的驾驶场景;然后,建立了子区渗透率对饱和车头时距的影响关系,预测了CAV以当前饱和车头时距通过交叉口的时间;最后,结合车辆与交叉口的距离,利用分段三角函数模型,生成其通过交叉口的速度限制曲线,并将优化速度嵌入到智能车辆的跟驰模型中作为限制速度,从而使CAV在无法通过当前绿灯窗口的条件下,实现提前减速,在通过交叉口区域后解除速度限制,切换回自身的跟驰模型。此外,还提出了平均综合效能这一指标来综合评价驾驶策略在效率和能耗2个方面的性能,并将提出的基于出发时刻预测的生态驾驶方法与传统网联车辆控制方法、经典交叉口节能控制方法进行了对比。研究结果表明:提出的出发时刻预测方法可以精确预测CAV在交叉口的出发时刻,有效减少车辆的能源消耗与污染排放,同时提高信号交叉口的通行效率;在渗透率大于60%情况下,该方法对系统效能的提高达到12%左右,在10%渗透率条件下也可以达到6%的效能增益;在交通饱和流率在0.5~0.9的范围内时,系统的效能增益较明显。     

高速出入口多路交叉口改造方案研究

环形交叉口在城市交通量不断增长的情况下冲突点不断增多,针对这种缺陷对多路环形交叉口进行改造,以提高其通行效率.以西安市曲江大道转盘交叉口改造为工程实例,对现状交叉口道路交通条件及交叉口流量进行调查分析.研究分析了交叉口道路结构及交通运行特点,提出交叉口道路交通改造方案,并依据现状交叉口交通流量,借助交通信号协调及配时设计软件SYNCHRO,对改造交叉口进行信号配时,进而借助交通仿真软件VISSIM进行改造后效果评价.对交叉口改造之后的运行情况进行了后评价分析,结论为:运行效果良好.     

基于Q-learning和BP神经元网络的交叉口信号灯控制

解决单交叉口信号灯最优控制问题。提出了基于强化学习的信号灯控制系统结构,应用强化学习中Q学习,将信号灯最优控制问题转变成是否切换运行相位的决策问题,提出了采用BP神经元网络实现Q学习的信号灯控制系统。应用微观交通仿真软件PARAMICS进行仿真分析,结果表明该系统能够感知交通流变化,并能够自适应地调整信号灯切换策略,以达到最优的控制效果,该方法是可行的,与定时控制相比具有明显的优势。