动态出口左转车道控制优化研究

动态出口左转车道（EFL）设计现已应用于多个城市道路交叉口。为解决该类交叉口在实际运行过程中存在的车流量在各个车道分布不均衡,逆流车道在某些时段使用率不高等问题,对现有的EFL设计及交通控制方案进行改进。研究1种非常规的EFL设计以及动态出口车道灵活配置的方法,并对改进后动态出口左转车道的长度进行优化。基于此,研究驱动信号控制策略,建立非常规EFL设计下的延误计算模型。运用Matlab对常规、改进前、改进后这3种情况下的交叉口信号控制方案进行了对比分析。结果表明:当左转流量为400辆/h时常规交叉口最佳信号周期为130 s,同周期下改进后与常规、改进前的交叉口相比车均延误下降比例分别为39.68%和29.48%;当左转流量为500辆/h时常规交叉口最佳周期为174 s,同周期下改进后较常规、改进前的交叉口车均延误下降比例分别为12.90%和12.02%。      

城市高架式快速路出入口匝道与平面交叉口衔接段长度设计优化研究

为改善整个快速路网的服务水平与通行能力，结合车辆在衔接段的交通运行特性，对城市快速路出入口匝道与平面交叉口衔接段的长度进行优化设计，并以雄楚大道为例，对部分出口匝道、入口匝道与相邻平面交叉口附近衔接段交通流进行调查和分析，采用VISSIM软件建立衔接段长度设计优化计算模型，对衔接段的交通流进行仿真模拟，并将输出指标进行对比。结果表明，在计算长度下，车辆在衔接段的行程时间、平均延误时间以及排队长度都有了较大改善，整体交通运行状态得到了较大提升。该结果验证了衔接段长度设计优化计算模型的合理性。     

近距离相邻交叉口信号协调控制模型研究

主要研究近距离相邻交叉口的交通协调控制,使两交叉口的交通影响最小化;把延误作为信号优化的目标函数,以信号时长、有效绿灯时间为约束条件建立信号配时优化模型,通过寻找最小延误来寻求最优的信号周期时长和有效绿灯时间;通过实例计算,进行优化前后效果比较,证明该模型的实用性及可行性.     

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。     

基于视频数据的交叉口状态判别及排队长度估计

为了评价信号控制交叉口的交通状态及估计周期排队长度,本文以集散波为理论基础,分析视频检测的机动车通过上下游相邻交叉口的数据,提出了基于车辆延误时间的交叉口交通状态判别划分,进一步设计了欠饱和及饱和交通状态下的交叉口最大排队长度估计方法.实例分析表明,本文方法所估计的排队长度比较接近实际调查值,排队相对误差在可接受的范围内,结果验证了所设计的排队长度估计方法是有效可行的.     

信号交叉口延误及排队长度的实证研究和应用

信号交叉口进口道延误、排队长度和信号周期、配时、车流到达率及交通量的关系研究，是城市道路交通微观运行分析和评价的核心。经典的Webster信号交叉口进口车道延误计算公式，在我国城市无法直接采用。本文通过实证研究，设计有效的调查方法，通过大量信号交叉口进口道调查数据拟合出相关性很高的城市或城市特定地区的定量关系式，可用来预测和评价交通供给或交通流量变化后的交通运行状况。最后以实际项目为例，进行交通影响评估研究。     

过饱和道路交通控制信号周期优化解分析

分析了过饱和交通条件下城市道路信号控制交叉口周期参数值的优化解。以拥挤消散时间和路网总延误为控制目标,采用定时信号控制策略,基于元胞传输模型建立了路网优化控制模型,并采用遗传算法优化信号配时,对比了不同信号周期条件下拥挤消散时间和路网总延误的变化规律。最后,本文以某市L路为算例分析了周期值与消散时间及路网总延误的关系,结论表明路网在过饱和拥堵条件下,当控制周期大于某一临界周期值时,相位差和绿信比的优化将无法抑制消散时间的持续增长趋势;最优配时结果的路网总延误值比采用传统最大周期控制策略的路网总延误值降低17％以上。     

面向常发拥堵点的交通信号协调控制方法

针对高峰期间常发拥堵点交通需求过大、周边关联交叉口交通负荷分布不均的问题, 研究了面向常发拥堵点的交通信号协调控制方法。通过对常发拥堵点的车流进行追踪与溯源, 根据交通量关联度确定信号协调控制范围, 然后基于路径的流量分担率与路段平均饱和度识别信号协调控制范围内的关键路径。基于宏观基本图理论, 考虑关键路径对路网运行状态的影响, 构建边界交叉口主动限流控制模型。同时, 利用元胞传输模型描述交叉口与路段的运行状态, 以关键路径通行能力最大化和进口道饱和度均衡化为信号控制优化目标, 建立均衡路网交通负荷的信号控制优化模型。以武汉市发展大道青年路交叉口以及关联交叉口为对象开展仿真实验, 结果表明: 虽然本文方法下的边界交叉口车均延误增加了6.8 s, 但常发拥堵点的车均延误降低了15.7 s; 关键路径的车均延误减少72.6 s, 平均排队长度减少26.1 m。并且, 路网整体的车均延误降低14.7%, 驶出车辆数增加26.6%, 验证了提出方法缓解常发拥堵点交通拥堵的有效性。      

信号交叉口左转专用可变车道设置研究

针对某些城市信号交叉口各流向交通流量分布不均导致的左转车道拥挤问题,为减少交叉口的道路资源浪费,提出在交叉口出口道设置左转专用可变车道的交通组织方法.结合已有理论研究,归纳出左转专用车道的静态和动态适用条件,并确定左转可变车道的长度、开关时间等参数的计算模型.以威海市某信号交叉口为例,通过交通调查与分析,提出设置西进口左转专用可变车道的可行性,并使用Vissim微观仿真的方法对左转可变车道的应用效果进行模拟分析,最后给出该交叉口的交通管理设施设置方案.方案实施前后仿真结果表明,可变车道设置后的20个周期内,左转车流的延误降低51%,排队长度降低72%,左转效率得到了极大提升.      

快速路出口辅路与地面交叉口协调控制策略研究

快速路出口及辅路通过的流量增大时,易造成出口下游交叉口的拥堵,同时拥堵会向上游蔓延造成快速路出口范围的拥堵。为缓解出口范围的拥堵,提出了一种新的协调控制策略。以辅路衔接路段排队为监测变量,协调计算出口下游交叉口的周期、绿信比和辅路的绿灯时长,并给出了各控制变量小步距连续调整的算法。仿真实验结果表明该协调控制策略是有效的,与固定配时策略相比,出口匝道通过固定流量持续时间至少减少了10%。     

临界饱和状态交通干线协调控制模型

为提升临界饱和状态下干线车流通行效率，提出了一种基于冲击波理论的干线双向信号协调控制方法。首先，建立了考虑车速变化、转向比例、车道变化等因素的干线交通流模型，分析了临界饱和交通干线交通流运行状态与各参数间的关系。第二，构建了以干线双向通过量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型，通过优化干线公共周期和各交叉口绿信比以提高干线通行能力。第三，构建了以延误最小化为优化目标的二次规划模型，并提出了相应的求解算法，通过优化相位差和相位方案实现了干线交叉口的信号协调。临界饱和交通干线协调控制模型由通过量最大化模型和延误最小化模型构成，考虑各交叉口间的制约影响关系，有效避免了排队滞留、溢出、交叉口“死锁”等现象。采用两阶段优化方法，通过通过量最大化模型优化周期及绿信比，继而应用延误最小化模型优化交叉口相位方案及相位差，获得干线系统双向信号协调最优控制方案。最后，应用临界饱和交通状态干线协调控制模型对南京市中山东路10个交叉口进行了信号协调优化，并对优化结果进行了仿真分析。结果表明：临界饱和交通状态干线协调控制模型能对双向临界饱和干线的信号控制方案进行优化，与对照方案相比，优化方案的双向总交通量提升了21.9%，车均延误降低了63.1%，通行能力与服务水平提升显著。     

车联网环境下连续信号交叉口协同控制模型

智能交通信号控制技术是缓解交通拥堵的重要手段。为解决传统强化学习算法应用到连续多交叉口的局限性问题，提出了1种基于上下层神经网络的连续交叉口交通信号控制模型。控制模型由下层神经网络选择当前状态下可能的最优控制策略，再由上层神经网络根据各路口车均延误进行二次调整，将最终控制策略应用到多交叉口的相位配时中。以典型连续3个交叉口为例，通过SUMO仿真平台对模型进行仿真验证，在低与高饱和度下，该控制模型分别对车均延误降低了23.6%和26%，排队长度降低了8.4%和9.4%。实验数据表明，该模型可有效提高连续交叉口道路通行能力，为缓解城市交通拥堵提供了1种有效技术手段。      

单个交叉口模糊控制及Simulink仿真

以车辆排队长度为控制量,提出了一种交叉口模糊控制方法,并以四相位交叉口为例,建立了Simulink仿真模型,在不同交通流数据下将此模糊控制与现有的定时控制比较,对其控制效果进行仿真验证。仿真结果从车辆平均延误、信号周期和车辆的最大排队长度等方面,显示出了模糊控制的优越性。     

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.     

考虑信号优先的相邻公交停靠站最佳布置方法

首先建立了在离线信号配时方案下,单个车辆通过信号控制交叉口群的信号延误计算模型;进而以车均延误最小为目标,建立了停靠站最佳布置的选择模型。通过对优化模型解的分析表明,不同的信号协调配时方案对应不同的停靠站最佳布置方案,单点最优解的叠加并非是全局最优解。以两个交叉口和两个停靠站的实际案例进行计算分析,得出在信号优先协调控制方案下的停靠站最佳布置方案,最佳布置方案的下车辆延误明显低于其他方案。最后通过微观仿真软件VISSIM验证了模型的计算结果。     

A real-time signal control strategy for mitigating the impact of bus stops at urban signalized intersections

Buses stopping at transit stops reduce the capacity of signalized intersections, which can lead to excessive delays for all users. In order to avoid such phenomena, signal control strategies can be utilized. This article presents a real-time signal control strategy to mitigate the impact of bus stop operations on traffic operations along an undersaturated approach. The objective of the proposed strategy is to ensure that any residual queues due to a bus stopping are fully dissipated as soon as possible by increasing the green time for the bus stop approach as soon as the bus departs. In addition, this strategy ensures that the cross-street approaches do not become oversaturated. Kinematic wave theory is utilized to track the formation and dissipation of queues and determine the green extension (or red truncation) for the subject approach. The benefits achieved from the proposed strategy are illustrated through simulation tests at a single intersection for a variety of bus stop and bus operation characteristics. Average delay and average queue length for the bus stop and cross-street approaches, as well as for the whole intersection, are used to assess the performance of the strategy. The tests performed indicate that the signal control strategy can achieve substantial reductions in delay for the bus stop approaches and the intersection as a whole without adversely affecting the cross street operations, when the demand at those cross streets is low.     

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.     

干道交通瓶颈交叉口的红波双向协调控制模型

针对当前城市干道瓶颈交叉口交通拥堵状况,从信号控制角度提出了1种红波双向协调控制模型,对于缓解此类问题具有现实意义.模型是在流量均分思想和绿波协调控制时距图分析方法基础上建立的1种双向协调控制模型,能够针对干道瓶颈交叉口上下游交通流不同的交通控制需求分别实施红波协调控制和绿波协调控制,并通过引入红波控制参数,可以满足不同的交通控制策略需求.以佛山市顺德区南国西路为案例,通过对Vissim仿真评价数据进行协调前后对比分析,结果表明模型能够有效减小瓶颈交叉口排队长度39.48%,缩短行程时间22.01%,验证说明了模型的有效性.      

基于关键本征模态函数的道路交通信号控制时段划分方法

交通信号控制是缓解城市交通拥堵的重要手段，时段划分是信号灯控交叉口多时段控制的基础，合理的划分方法有助于提高信号控制效率。对于固定配时的信号灯控交叉口，传统时段划分方法主要借助于路口历史交通流量数据，依据人工经验或者简单聚类算法，直接进行时段划分，未能充分考虑交通流的时序性和随机性问题，不利于交通控制整体效益。综合考虑交通流中随机因素和时序性对时段划分的影响，本文研究了基于经验集合模态分解和有序聚类的时段划分方法。利用集合经验模态分解处理交叉口流量数据，提取了若干个本征模态函数及1个余项。借助皮尔逊相关系数分析原始流量数据、本征模态函数、余项这三者之间的关系，优选与原始流量相关性最高的本征模态函数或余项作为交通流的关键成分，使用关键成分代替流量数据进行有序聚类，完成时段划分。通过寻找不同分割个数下最小损失值突变点，获取最佳分割数，并得到最佳方案。以广东省中山市一个路口为案例对本文提出的时段划分方法进行算例分析，VISSIM仿真结果表明:①相比于现状，提出的方法在工作日和非工作日分别能提高路口通过车辆数11.32%和2.62%，缩短排队长度18.67%和12.02%；②非工作日车均延误减少6.80%，停车延误减少5.87%，工作日车均延误和停车延误变化不大。