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为改善过饱和状态交叉口群的交通控制效果,优化了交通控制目标和结构,制定了信号配时方案优化的实施框架. 在分析溢流、滞留排队和阻挡等拥堵诱因的基础上,根据优化过饱和状态交通控制的需求,选取关键路径上通过车辆数最大和平均排队最小作为优化目标. 在单点交叉口层和交叉口群层间增加关键路径层,优化交通控制结构. 结合过饱和状态交叉口群交通控制特性,提出信号配时方案优化的实施框架及分层优化措施. 南京市广州路交叉口群仿真验证结果表明, 按信号配时优化框架建立的配时算法,可显著增大交叉口群内关键路径的通过车辆数,降低平均排队长度,改善过饱和状态交叉口群交通运行状况.     

基于定数理论过饱和交叉口车辆能耗研究

针对过饱和信号交叉口车辆高能耗问题,以信号交叉口整个过饱和交通状态持续时间作为研究时段,利用定数理论分析车辆排队长度、停车次数和通行时间,确定车辆在信号交叉口的减速、怠速、加速和匀速行驶时间,进一步依据车辆在不同行驶状态下的能源消耗率,建立了过饱和交叉口所有车辆第1次停车至通过停车线的平均能耗模型.为了验证模型的准确性,以某个两相位过饱和交叉口为例,对不同交通流量下的车辆能耗进行计算,并将计算结果与VISSIM仿真结果对比分析,结果表明,本文模型对过饱和信号交叉口的车辆能耗分析具有一定的合理性.同时,依据此模型分析了信号配时对过饱和交叉口车辆能耗的影响,说明了优化配时参数对于过饱和交叉口车辆节能具有重要意义.     

过饱和状态交通信号控制方法综述

为向拥堵状态城市路网的交通控制优化提供依据,综述并评价了过饱和状态的交通信号控制策略;分析了过饱和状态交通流的特征,提出了过饱和状态交通信号控制的对应优化原理;从单点交叉口、协同控制交叉口及路网3个层次对过饱和状态交通控制方法进行了总结与评价,应用VISSIM仿真环境评价了已有控制策略的适用性;总结了具备处理过饱和状态能力的自适应交通信号控制系统的控制策略.仿真结果表明:过饱和状态的交通信号控制应优先优化道路空间的分配矛盾;排队管理策略对过饱和交通流具有较好的优化效果;建议在进行过饱和交通信号控制优化时,结合实时交通信息,采用排队管理、关键路径通行能力最大等控制策略,在交叉口群或路网层面对交通信号控制方案进行优化.     

基于粒子群算法的道路交叉口信号配时优化模型——以昆明市为例

在现有交通资源下,利用交通信号的动态调控缓解交通拥堵是一种行之有效的方式。首先探讨了道路交叉口信号控制的空间和时间优化思路,在时间优化方面提出基于粒子群算法的信号配时优化模型。以昆明市学府路为例,在分析大量交通流数据的基础上,根据三相交通流理论,对交通状态进行划分并提出有针对性的控制策略。将信号配时优化模型应用于学府路3个相邻的关键交叉口。交通仿真和方案试运行结果显示,优化前后同步流状态下交叉口延误平均降低21.0%,车辆排队长度平均降低12.4%;堵塞状态下交叉口延误平均降低32.0%,车辆排队长度平均降低24.9%。这一结果表明该模型在道路交叉口信号配时优化中具有合理性和有效性。     

城市交叉口群信号协调控制范围动态划分方法

考虑交叉口群交通关联特征,本文提出了交叉口群信号协调控制范围动态划分 方法.为响应实时交通需求,采用交叉口通行能力利用率指标识别道路网络中的瓶颈区 域.根据协调系数与不均衡系数两类路段关联度指标,搜索瓶颈区域的影响范围.应用自 组织映射神经网络,作为路段关联度“强”与“弱”的临界划分工具.使用二分法逐步缩小搜 索范围,断开关联度较弱的路段连接,在余下的连通网络中继续分类直到满足交叉口群 协调控制规模约束的大小为止.仿真结果表明,交叉口群范围的合理划分有助于提高路网 信号协调控制的效率.     

交通区域协调控制模型

为提高交通区域通行效率,构建了适合各种交通状态的区域信号协调控制模型。以区域交叉口总排队车辆数与区域总输出车辆数为性能指标,考虑上下周期排队车辆数、各交叉口闭合相位差与有效绿灯时间,建立了模型约束条件。利用粒子群算法初始化有效绿灯时间与滞留车辆数,采用模拟退火算法求解有效绿灯时间,在不同交通状态下对某交叉口路网进行了仿真。仿真结果表明:与TRANSYT模型相比,低峰时段,采用本文模型排队车辆数降低了5.3%,区域总输出车辆数增加了5.5%;高峰时段,排队车辆数降低了17.9%,区域总输出车辆数增加了33.4%。交叉口的信号方案优化结果表明:与TRANSYT模型相比,采用本文模型时,各车道饱和度均降低,平均为1.8%,最大排队车辆数平均降低2.9%。分析结果表明:本文模型在各种交通状态下都是有效的,特别是在高峰状态下,控制效果优于TRANSYT模型。     

基于路径关联性的交叉口群动态划分方法

交叉口群是路网交通流协调控制的基本单元,其动态范围划分与路网协调控制效益直接相关。在对经典Whitson路段关联性模型进行改进的基础上,考虑局部路网上交通流OD的空间分布特征建立了相邻交叉口之间的路径关联性模型;基于路径关联性模型计算结果,应用层次聚类方法对信号控制交叉口群进行动态划分。最后对路段关联性和路径关联性的交叉口群动态划分方法进行了算例验证和对比分析。研究结果表明,考虑路径关联性动态划分交叉口群可以减少对局部路网中主要OD路径的分割,从而降低主干道交通流的总停车次数和停车延误。     

过饱和交叉口信号配时参数设置方法

为了适应过饱和信号交叉口的交通运行特性,研究其最佳周期时长与各相位绿信比参数的设置方法.选择大连市西南路与五一路交叉口开展交通调查.综合考虑过饱和交叉口的平均行车延误及通行能力两方面因素,提出信号周期时长的优化方法.综合考虑机动车流量及排队长度,提出各相位绿信比的设置方法.利用实测交通数据,对调查交叉口进行信号配时设计,并与现状配时方案进行对比分析.研究表明,该方法以适当增加平均行车延误为代价,提高过饱和交叉口的通行能力,有利于疏解该类交叉口的车辆排队现象.     

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。     

信号交叉口自行车群通行阶段划分

我国城市信号交叉口处机动车、自行车和行人的混合交通流具有典型性. 对其有效的组织是保障交通通畅运行的关键措施之一. 本文以信号交叉口多辆自行车形成的自行车群为研究对象,选用视频采集技术获取自行车群在北京市和天津市两个信号交叉口的通行特性. 然后采用聚类分析的方法,用自行车群的平均速度、群的长度、群的宽度3个指标对两个信号交叉口自行车群通行阶段进行聚类划分. 结果表明,自行车群通过交叉口的过程可以分为3个阶段--群逐渐扩散阶段、膨胀阶段和逐渐收缩阶段.     

基于群体决策的多交叉口协同控制方法

基于竞争-合作的群体决策机制，将单点信号优化构建为各相位的交叉口通行权的竞争过程，将多点协同构建为上下游相位之间的协作过程，提出了一种兼顾多交叉口协同效益和单交叉口控制优化的路网信号配时设计方法；利用车路协同环境下路网内车辆路径信息的可感知性，动态精准地量化解析上下游交通耦合关系；在此基础上建立了分层动态决策框架，在单层决策中剥离了上下游交叉口控制决策对本地决策的影响，解耦协同控制模型中路网交通状态和信号控制决策之间的复合关系；设计了基于交叉口内各交通流向竞争力的分布式信号配时决策算法，并通过仿真试验平台比较了群体决策协同控制方法与传统协同控制方法的控制效果。研究结果表明: 相较于传统协同控制方法，群体决策协同控制方法可动态适应路网交通需求，在交通效率和稳定性上具有显著优势，在不同饱和度的交通需求水平下可降低车均延误15%以上；在路网交通饱和度较高的情况下, 群体决策协同控制方法延误降低幅度可达19.2%，控制优势更加明显；由于群体决策协同控制方法可在下游交叉口进口道车辆排队过长时减少上游车辆流出，可降低路网最大排队长度超40%，有效规避路网溢流风险；通过对群体决策协同控制模型的分布式求解，可实现单次决策过程计算时间小于0.01 s，具有应用于大规模复杂路网的实时信号配时决策的潜力。      

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城市道路交叉口各交通方式构成比例不同,对控制方案需求不一. 针对各种交通方式混行的信号控制交叉口,考虑道路使用率、出行者时间效率以及环境效益之间的协调关系,结合多目标规划模型的思想,以通行能力最大、车辆停车率及出行者平均延误最小为目标,以饱和度为约束条件,建立交叉口信号配时多目标优化模型. 根据不同交通状态下,各交通方式混合比例确定各性能指标的重要程度,最后运用遗传算法进行求解. 计算结果表明,配时参数多目标优化模型在综合性能指标下优于Webster算法,而且能较好地适应各交通状态的变化,使快、慢行交通协调运行.     

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车路协同系统能实时获取车辆个体的运行状态信息,并能通过速度引导实现车辆与交通控制系统之间的动态交互,为交通信号控制提供了新的数据源和技术手段.分析了现有车路协同下交通信号控制方法存在的不足,引入基于时间窗的滚动预测方法,提出了改进的交叉口信号控制优化流程;将相位饱和度作为表征信号控制效果的指标,在考虑速度引导对车辆运行状态影响基础上,建立了车路协同环境下道路交叉口信号控制优化方法和模型.运用VISSIM软件进行了仿真实验,结果表明,本文方法优于感应控制方法,在各种交通流量下均能有效降低交叉口平均延误和停车次数.     

基于元胞传输模型的过饱和交叉口信号控制方法

为克服现有交叉口信号控制优化方法在实际应用中的局限性,利用二维元胞传输模型构建交叉口信号的元胞传输模型。以交叉口饱和度的函数作为通行能力权重,综合考虑交叉口各进口的交通状态,并对过饱和进口引入饱和度的罚函数,实现对过饱和进口的优先优化;最后利用遗传算法进行交叉口信号控制的动态优化求解。实例验证表明:所构建的模型同时适用于过饱和及非饱和交叉口的信号控制优化,并可有效降低过饱和进口道及交叉口整体的饱和度,有助于提升交叉口的整体通行效益。     

基于MPC的城市路网交通管控方法

在过饱和状态下,交通流的特征异常复杂,缺乏稳态交通流的概念.为改进城市路网交通的动态管控,引入模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)方法.将动态扰动建模纳入MPC框架中,以更好地应对实际交通流的变化;通过改进存储-转发机制,建立更准确的区域交通模型,更贴近实际排队长度;提出一种分层优化的区域交通协调管控方法,以应对过饱和路网交通的挑战,为缓解网络局部交通拥堵、提升路网交通运行效率提供理论支持.     

基于交通运行效益评价的综合待行区预信号控制研究

以平面信号交叉口为研究对象,对不同饱和度条件下进口道设置综合待行区前后的通行能力、延误及停车次数等主要交通运行参数的变化做定量分析;结合综合待行区预信号设置规则,给出两种配合不同主信号相序的预信号设置方案及计算公式;运用VISSIM微观交通仿真软件以昆明市北京路-霖雨路的实际调查数据为例对评价结果进行验证,证明了理论分析结果的有效性。研究表明:对于过饱和条件下的城市主干道平面交叉口,设置综合待行区能够有效提高交叉口通行能力、降低车均延误,对交叉口交通运行效益的改善效果较为显著,而不合理的协调配时方案对综合待行区的改善效果有消极影响。     

基于时空数据的信号交叉口实时排队长度测算

为提高信号交叉口实时排队长度估计精度,判断交叉口实时交通状态,作为交叉口实时信号控制基础。以过饱和交叉口为例,利用磁频检测法,应用车辆到达离散模型及交通波理论研究车辆排队演化过程,实时计算有无专用转向相位两种情况下车辆排队长度,并通过VISSIM和MATLAB仿真软件,验证算法的精度及实用性。结果表明,算法对于工程实用性较强,排队长度实时计算误差在工程应用可接受范围内,左转相位实时排队长度模型相比直行相位排队长度模型而言精度更高。     

基于虚拟信号控制的交叉口群协调方法研究

为降低环形交叉口的平均延误时间,提高交叉口群车辆通行效率,以环形交叉口为研究对象,通过引入"虚拟信号控制环形交叉口"概念,对到达环岛的交通流进行错时分离,其次应用数解法提出主路径车流双向绿波协调控制方案,建立了基于主路径车流双向绿波协调控制的交叉口群相位差模型,最后利用VISSIM仿真软件对云南省曲靖市珠江源大道与建宁东路环形交叉口进行验证.结果表明:虚拟状态下主路径车辆通过环形交叉口数由66.36提高至88.69辆/100 s;车辆在环形交叉口平均停车次数为0.57次,较实际降低了10.9%;车辆平均延误时间较实际降低了23.8%;建立的交叉口群相位差模型能够较好地改善各个交叉口的延误效益.     

设置排阵式预信号的干线交通信号协调控制优化

为提升干线道路整体的车流运行效率,建立了一种优化设置排阵式预信号的干线交通信号协调控制系统配时方案的双层模型,并提出对应求解算法;双层模型的上层模型为主信号间相位差优化模型,采用遍历搜索算法优化主信号各交叉口间的相位差;下层模型是以通过车辆数、车均延误为优化目标的多目标优化模型,建立了多目标花朵授粉算法(FPA)对其求解;双层模型中的交通参数通过冲击波建模进行关联,通过上下层模型的迭代求得参数的最优解;以设置排阵式预信号后3个连续交叉口为研究对象,应用提出模型优化高、低2种交通需求下的干线道路交通信号协调配时方案,通过SUMO软件测试所选方案的有效性。研究结果表明：该双层模型能够优化设置排阵式预信号的干线交通信号协调配时方案,与传统干线信号协调控制方案相比,提出方法的配时方案在高、低交通需求下系统通过车辆数可分别增加16%～35%与8%～17%,延误分别降低7%～17%与2%～16%;相较于粒子群优化(PSO)算法与二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),FPA达到指定精度要求的迭代次数分别减少13和24次。通过仿真结果可知,所提出模型可进一步提升高需求状况下道路的运行效率。     

面向单向交通路网的绿波协调设计方法

为提高单向交通路网运行效率，本文提出了一种单向交通路网绿波协调控制方法。首先， 分析不同类型的单行环路特征，考虑行人专用相位，建立单行环路中的路段行驶时间与交叉口信 号配时参数之间的约束关系，推导环路偏移绿信比的计算公式，以所有路段平均偏移绿信比最小 作为优化目标，给出最佳公共信号周期优化算法；然后，分析环路偏移绿信比与各路段偏移绿灯 时间的关系，根据约束关系将各个最小环路的偏移绿信比分配到环路上的单向路段，推导绿波带 宽大小计算方法；随后，以单向交通路网平均带宽占比最大为目标优化交叉口绿信比，给出交叉 口相位差计算方法，实现单向交通路网信号协调控制方案的优化求解；最后，以一个3×3的单向交 通路网为例进行案例分析，结果表明：利用本文方法求得的信号配时方案可以获得明显的绿波效 果，能够使所有交叉口的带宽占比均在70%以上，总体绿波效果优于SYNCHRO方案。针对未饱 和状态下的3种不同流量输入条件，利用VISSIM仿真实验，发现与SYNCHRO方案相比，本文提 出方案的路网直行车辆平均延误时间分别降低了9.0%、16.4%、26.1%，平均停车次数分别降低了 31.2%、48.8%、41.6%，路网的服务水平明显提升，有效验证了本文方法的可行性与优越性。