基于ARRB模型的交叉口多目标信号配时优化研究

城市交叉口交通拥堵和机动车尾气排放是近年来城市发展面临的重要问题,而信号配时优化是提高城市交通运行效率、缓解车辆因频繁起停而加剧尾气排放的有效手段之一。本文基于ARRB模型下的信号配时设计方法,综合考虑效率与环境的双重目标,研究不同停车次数惩罚系数下的信号配时方案。同时,以成都市某大型十字交叉口为验证实例,结合VISSIM计算仿真,分析了交通延误、停车次数与排放、油耗的影响关系,继而得到了综合最优的停车次数惩罚因子与配时方案。该方案使延误和停车次数平均提高了36.4%,排放及油耗平均降低了19.4%。     

环境因素下交叉口信号控制的双层多目标优化模型研究

机动车尾气排放不仅危害人们身体健康,同时也破坏了生态环境.考虑机动车尾气排放的基于用户均衡路径选择模型的双层多目标优化模型被提出用来优化交叉口信号控制周期和绿信比,其优化目标是改善交通流状况的同时合理降低交叉口机动车尾气排放.并给出了该模型的启发式遗传算法和基于MATLAB遗传工具箱的求解方法.通过一个实例来解释和验证了该模型以及求解算法的可行性.     

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.     

混合交通流条件下区域交通信号控制优化模型

针对传统区域交通控制技术无法应对机非冲突干扰的问题,结合中国城市道路混合交通流的特点,研究了交叉口与路段非机动车对机动车的干扰。分析了区域路网机动车交通特征,确定了混合交通特性相似的区域。基于路段非机动车的阻滞作用,分析了交叉口通行能力的折减与相邻交叉口相位差的优化。以区域路网机动车总延误为优化目标,建立了非机动车影响条件下的区域交通信号控制优化模型,优化了信号周期时长、绿信比和相位差等参数,并利用遗传算法求解模型。利用VISSIM仿真软件,以上海市杨浦区五角场环形区域路网为例对优化模型进行验证。验证结果表明:现状信号控制方案下区域路网7个交叉口机动车的车均延误为24.5~42.9s,平均为35.99s,路网总延误为256.39h,优化后交叉口的车均延误为21.8~36.4s,平均为30.12s,路网总延误为214.57h,7个交叉口车均延误减少了10%~24%,平均为16.31%。可见,优化模型能够显著降低区域路网车均延误与总延误,提高区域路网通行效率。     

基于遗传算法的交叉口信号配时多目标优化

为了提高城市交叉口通行能力和减少机动车尾气排放,提出了利用遗传算法实现多目标优化的方法,开发了基于遗传优化的城市交通微观仿真模型,并进行了仿真试验.仿真结果表明:这种多目标优化方法可以获得更好的交通信号控制效果和改善环境.     

基于车辆排放的交叉口信号配时优化控制

从减少城市交叉口车辆排放的角度出发,根据行驶方向与行驶工况变化对车辆尾气排放的 影响,建立了车辆在直行和左转过程中完全停车、不完全停车以及不停车3 种状态下的机动车综 合排放模型,并将其与延误相结合,提出以车辆延误与排放的综合指标为优化目标,基于等饱和 度优化分解算法对信号周期进行求解的优化控制模型。使用VISSIM 微观交通仿真软件分别对原 有配时、Webster 优化配时和文中提出的综合指标优化配时进行了仿真实验和对比分析。结果表 明,采用文中算法优化的配时在交叉口总延误时间、总排放量和综合指标PI 方面都明显减少,优 化效果显著。     

基于多智能体的城市交通区域协调控制方法

在分析城市道路交通信号控制特点的基础上,提出了基于多智能体的城市道路区域协调控制方法.在单路口Agent中引入加强学习方法,实现交通信号实时在线调整;在由多交叉口构成的区域路网中,以车辆平均延误为目标,通过多路口Agent之间的协调机制,实现城市交通区域信号控制的智能协调和全局优化,提高整个区域交通的效率,减少车辆的延误.通过仿真实验,与定时控制和感应控制相比,该方法使车辆的平均延误明显减小.     

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.     

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许多研究表明机动车的尾气排放量与车辆的瞬时速度、加速度密切相关。为了制定控制机动车尾气排放的有效策略，必须建立一个能够模拟车辆瞬间运行状况的微观模拟平台来评估机动车尾气排放。本文结合微观交通模拟模型VISSIM和微观尾气模型CMEM，建立了微观交通尾气模拟平台。选取北京市海淀区的部分主要道路构建实例分析路网，并对其交通运行状况和尾气排放进行评价。本文首先建立了车辆的瞬间尾气排放率、燃料消耗率与瞬时速度、加速度之间的关系；然后，对研究路网的各种车型的尾气排放量进行分析和计算；最后，通过两个假设方案，对不同的交通管理与控制策略对于尾气排放的影响进行分析。     

基于动态分流元胞传输模型的城市道路网络韧性评估

为全面评估重大扰动事件下城市道路网络抵御扰动并从扰动中快速恢复的能力，提出以改进元胞传输模型模拟路网流量分布状态，以韧性为测度指标的路网性能评估模型。针对传统元胞传输模型交叉口分流比例恒定的不足，明确考虑扰动事件影响期内因出行者调整路径可能导致的路径流量波动，构建出行决策行为与元胞流量传输的强耦合机制，提出一种新的动态分流元胞传输模型；基于动态分流元胞传输模型获得的路网性能参数，以路网效率为路网基础性能指标，构建反映扰动事件影响期内路网效率累积动态变化的韧性指标；并基于Sioux Falls网络开展算例研究。算例结果表明：相比传统元胞传输模型，提出的动态分流元胞传输模型通过设置交叉口动态分流参数，建立出行决策行为与元胞流量传输的动态耦合关系和路径流量变化与交叉口元胞分流比例的自洽机制，可准确描述路网实际流量分布状态；提出的基于路网效率的韧性指标可全面反映扰动事件发生后路网性能退化到恢复全过程的动态累积性能，直观展示路网抵御扰动并从扰动中恢复的能力，契合韧性内涵；韧性评估中若忽视出行决策行为潜在影响，将获得次优甚至明显偏离实际的方案或结果。     

基于复杂网络同步城市快速路协调控制研究

基于复杂网络同步,本文研究城市快速路多入口匝道协调控制问题.采用元胞传输模型建立城市快速路节点耦合的复杂网络动力学模型,以同步为目标设计多入口匝道协调控制器并确定控制策略,其中牵制节点对应需施加控制信号的入口匝道,推导出城市快速路网络系统同步的稳定性条件,以此得到牵制节点和反馈增益矩阵.通过具体例子仿真验证了本文协调控制方法的有效性,能以较小的控制范围代价达到抑制交通拥堵从而提高道路通行效率的目的,控制效果优于传统协调控制方式,可进一步推广到大规模城市交通网络系统.     

基于CTM的干道协调控制相位差优化方法研究

为探讨城市干道双向协调控制信号相位差优化方法,基于元胞传输模型(CTM),建立了车辆实际运行状态的城市干道交通流模型与城市干道信号协调控制相位差优化模型;采用免疫遗传算法,提出了使城市干道双向信号协调控制系统车辆总延误最小的最优相位差优化方法;运用MATLAB 7.0编程建立的实验平台,对该模型及其优化方法进行仿真验证。结果表明:该相位差优化方法得到的车辆平均延误分别比传统图解法、数解法减少26.2%,17.3%。     

平面交叉口信号控制多目标优化研究

从道路使用率、出行时间成本、环境保护三方面平衡交通效益出发,建立在饱和度约束下以通行能力、出行者平均延误、尾气排放量作为性能指标的平面交叉口信号控制多目标优化模型;模型可根据交通流状态的不同对控制目标有所侧重;最后运用遗传算法对模型进行优化。算例分析表明,该模型能较好的适应交通流状态的变化,可获得更好的交通控制效果。     

考虑交叉口影响的城市路网信号优化设计问题研究

基于城市路网交通间断流特性,本文将微观层面的信号交叉口延误计算方法引入宏观层面的平衡网络信号优化设计问题,构建了一个中观层面的城市路网交叉口信号优化设计双层规划模型,设计了基于遗传操作的优化算法。通过路网算例对模型及算法进行测试,并通过与微观、宏观层面的两种信号优化配时方法进行比较,验证所提出模型的优越性。     

一种基于通行优先度规则的城市交通信号自组织控制方法

为解决传统城市交通信号相位和相序控制缺乏灵活性,存在通行效率与控制实时性差的问题,提出了一种基于通行优先度规则的城市交通信号自组织控制方法。此方法是在城市交通信号自组织控制的体系下,以平均延误时间、平均速度、停车率为评价,以通行优先度规则(通行优先度、交叉口关联度、相位组合)为相位与相序实时控制的基本依据,建立基于元胞自动机的城市交通微观模型,高效地实现了交通信号自组织控制。相同条件下16个路口的交通控制仿真表明,基于通行优先度规则的城市交通信号自组织控制方法,与传统的定时控制以及感应控制方法比较,显示出较高的通行效率与良好的控制实时性。通行优先度规则控制方法是城市交通信号自组织控制的理论性探索,且对其新一代智能交通控制装备与系统的工程化具有指导性意义。     

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分析了信号交叉口的机动车和行人的运行特性,考虑了行人过街与机动车运行的相互影响,为满足行人的安全过街,在两相位交叉口信号配时中加入行人行走的迟起、早断时间。考虑行人过街的需求,在信号配时中将行人过街的最大延误时间以及行人过街的总延误纳入到交叉口信号配时优化模型中,提出以周期、停车率、饱和度、排队长度、行人最大允许延误时间、机动车最大允许延误时间作为约束条件,以机动车和行人的总延误最小为优化目标,建立交叉口信号配时的优化模型,给出求解方法,为信号交叉口的优化配时提出新的思路。     

基于CTM的信号优化设计及求解

为合理控制交叉口交通流,优化相位方案和信号配时,基于元胞传播模型和双层规划方法进行信号优化设计。以交叉口入口引道交通流为研究对象,改进元胞划分及其状态描述方法,建立了交叉口元胞传播模型;以相位优化问题为上层规划,以配时优化问题为下层规划,同时优化信号相位和配时。应用精确罚函数法转化下层规划后,集成遗传算法和混沌优化方法,设计了信号优化求解算法。实例计算结果表明:该算法克服了混沌优化在大范围内失效的缺点,提高了遗传算法的局部搜索能力和搜索精度,与相位固定的感应控制相比,车流总延误为270.2pcu.h,总延误减少了5.6%。     

基于IPA尾气成本的人行天桥综合效益评估研究

结合微观交通仿真、微观尾气排放模型和行人过街数学模型,计算了人行天桥对所在路段机动车的行程时间、油耗和各类尾气污染物排放量,以及行人过街时间的影响.同时,建立了一个基于IPA尾气污染物经济成本的综合经济效益评估模型,将以上三方面的影响转化为货币形式,从而综合评估人行天桥的价值.对广州市海珠区一处人行天桥进行案例研究.研究表明,该评估方法能全面、有效地评估该人行天桥的价值.     

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。     

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以可持续发展的城市交通规划理念为基拙，探讨了城市交通规划过程中机动车对空气污染的影响进行分析的关键技术:机动车尾气排放的调查内容与调查方法、单车排放因子的确定、城市街道污染物扩散模型的选择和建立、交通网络环境条件下机动车尾气排放量和街道污染物扩散浓度的计算及交通网络负荷条件下交通污染评价.简要介绍了这些技术在苏州市城市交通规划中的应用，证明其能够在城市交通规划阶段比较系统地分析城市交通对城市环境的影响.