基于微粒群算法的过饱和交叉口群信号优化研究

城市道路基础设施和建设与交通需求不匹配会导致城市过饱和状态交通频现,利用交通信号控制改变交通系统内车辆的运行规则是解决问题的必经之路。将微粒群算法应用于过饱和状态交叉口群信号协调优化当中,并通过VISSIM仿真评价信号协调优化效果。研究结果显示,经过信号优化,过饱和状态路网中各交叉口的延误车辆数、停车次数、排队次数均有所下降,路网的交通运行情况有明显的改善,一定程度上疏解了过饱和状态交叉口群。     

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.     

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。     

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.     

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.     

过饱和交叉口交通信号控制动态规划优化模型

为满足过饱和交叉口信号控制的需求,应用动态规划理论,建立了过饱和交叉口信号控制优化模型,界定了模型的阶段、状态变量和决策变量,推导了平均排队长度状态转移方程和控制器状态转移方程,确定了基于交叉口不同饱和状态的目标函数与约束条件,提出了模型优化框架。非饱和状态以最小化延误为控制目标,饱和状态和过饱和状态以最大化通行能力为控制目标。通过迭代运算判断保持或者切换当前相位,并将控制效果实时反馈以调节下一阶段信号配时方案。以秦皇岛市某交叉口为例,基于实际采集数据得到了非饱和、饱和与过饱和3种状态的交通流量,应用动态规划模型获得配时方案,并与TRANSYT方法给出的配时方案进行了对比分析。分析结果表明:在非饱和状态下,采用动态规划模型计算的平均延误、饱和度、平均排队长度分别为49.3s、0.76、13.7veh,采用TRANSYT方法计算的对应值分别为52.0s、0.78、14.4veh;在过饱和状态下,采用动态规划模型计算的饱和度与平均延误分别为0.85、78.5s,采用TRANSYT方法计算的对应值分别为0.86、82.5s,但对应的平均排队长度为27.3veh,略优于动态规划模型的27.6veh;饱和状态控制效果与过饱和状态控制效果类似。可见,采用动态规划模型可以有效降低交叉口饱和度,减少各相位不同进口道车辆的平均延误。     

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.     

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Synchro进行多交叉口信号配时优化的应用

提供了一种基于信号配时优化软件Synchro进行多交叉口协调控制的方法,阐述了Synchro进行信号周期时长优化的基本原理以及绿波交通的主要控制因素。以宁波通途路部分路段(徐戎路~沧海路)为例,详细介绍了利用Synchro进行干道多交叉路口信号配时的协调控制的具体方法,得到优化配时方案及沿线绿波时距图。随后利用Sim Traffic进行交通仿真模拟,结果显示各交叉口延误率、路段平均车速、车辆排队现象已得到显著改善,部分车流可以实现绿波交通。     

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。      

Mechanism Analysis and Implementation Framework for Traffic Signal Control of Over-saturated Intersection Group

For the purpose of improving traffic signal control at over-saturated intersection group, the traffic control targets and structure were optimized, and an implementation framework was proposed. After analyzing the congestion inducements, the maximum throughput and minimum average queue of critical route were selected as the optimization objectives. The critical route layer was added to optimize control structure. The implementation framework for signal timing plan optimization was also put forward considering the over-saturated traffic control characters. Detailed optimization measures for each layer were also discussed. Simulations with the traffic data of an intersection group at Guangzhou Road in Nanjing were selected to compare the performance of dynamic timing plan using proposed strategy and static timing plan. The results indicated the proposed method can be used to optimize traffic signal control of over-saturated intersections group with satisfying robustness and reliability.     

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交通信号控制和动态交通诱导是城市交通管理的两个主要手段，两者智能协作能提高城市交通管理效率.本文分析了交通信号控制与动态诱导系统的关联特点，利用多智能体技术和融合技术对其智能协作进行研究，提出城市交通信号控制与交通诱导系统智能协作的结构框架，以交通信号控制执行级智能体为例，介绍分析智能体内在结构和作用机制，并研究了城市交通控制与交通诱导的系统协作模型，实现城市交通控制与诱导系统智能协作和全局优化     

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。     

交通环岛优化模型设计及应用

在对环岛控制的理论分析基础上,以巴黎凯旋门交通环岛为例,提出一种全新的车辆环绕方式,将环岛内的车流有序化、规范化.将环岛优化策略与交通信号控制相结合,设计出主干道与次干道交通信号控制方案.主干道信号控制有效地避免了环岛因超负荷而堵塞以及车辆二次停车的情况,次干道信号控制有效地将岛内高峰车流与入岛车流相分离,从而实现了环岛的车辆通行能力最大化.     

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干线交通控制系统能有效减少机动车运行延误. 本文以系统延误最小和绿波带宽最大为目标,构建了基于系统周期和相位差最优的干线交通控制模型,以双向有隔离的北京城市主干路——皂君庙路—大柳树路（含4个信控交叉口）为实例,提出了两种线控优化方案,通过VISSIM仿真对该交叉口及其所在路段优化前后的交通状况进行了比较. 结果表明：在北京市这类行人流量较大、交叉口布局紧凑的道路条件下,采用重叠相位能更好地优化线控系统;应用本文提出的控制策略对该路段进行线控优化后,交叉口总信控延误减小了59.6％,主线上的南向北和北向南平均行程速度分别提高了140.0％和51.7％,交通运行效率显著提高.     

考虑诱导一致性的交通流协同管理模型研究

交通信号控制与路径诱导在时间、空间两个方面共同影响着交通流模式的演变,诱导信息生成与信号控制策略间有强烈的耦合关系,研究两者间的关联关系并使之协同能够提高路网使用效率,改善交通流运行状况.文中从工程应用的角度出发,强调诱导信息的生成必须满足诱导一致性.在此基础上,提出了运行交通流诱导系统的逻辑流程,建立了考虑诱导一致性的VM S诱导系统与线控系统协同模型.     

美国交通信号配时实践与技术综述

交通信号控制是城市交通管理的重要组成部分。交通信号配时优化作为一项投入规模较 小、效果较为明显的交通治理措施,近年来受到了广泛关注。美国是世界上较早应用交通信号控 制的国家,对其交通信号配时实践与技术进行分析具有重要借鉴意义。本文从实践角度出发,综 述了美国交通信号配时的技术特点、工作流程、主要配时工具以及近期研究动向。首先,将美国交 通信号配时的技术特点归纳为3点,即配时参数定义自成体系,强调感应控制条件下的信号协调和 采用“环栅相位结构”表示配时方案。其次,依据“结果导向”式的信号配时步骤归纳了美国信号配 时工作主要流程,同时分析了 Synchro,TRANSYT-7F,TranSync,Tru-Traffic 等信号配时软件工 具。另外,围绕“信号配时效果评价”“智能网联条件下的交通信号控制”两项主题介绍了近期美国 交通信号控制的研究动向。最后讨论了未来交通信号配时技术的发展并提出4点展望和关注,分 别是配时软件工具开发与应用将发挥日益重要的作用,新数据资源的应用将能够极大程度上改进 现有交通信号配时实践并带来显著工程效益,面向传统交通信号控制向智能网联环境过渡阶段的 配时研究需要加强,以及交通信号控制相关的基础性交通研究仍需进一步深入和巩固。     

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概括地回顾了一些关于离线(或脱机)交通信号灯优化设计的方法.其中包括用于在孤立交叉口的单点和区域性的联动控制系统.离线方法在设计时一般利用已有调查出来的交通数据作为固定的输入资料，这个跟实时设计方法所要求的从感应器即时检浏出来的情况作为设计依据是有本质上的区别.但一般沿用的信号配时设计方法都需要依靠已刻在行车线道上(允许通行)的方向指示标志为设计基础，但这个方向指示在确定后在整个优化过程中是维持不变的，这就限制了交通流量在线道上的分布，从而大大减低配时的灵活性，在这样情况下优化出来的结果肯定不会是最好的.直至近期，以行车线道为基本单位的配时设计方法(英文名称为Lane-based method;中文可称为线道法)发展起来.这个方法是由传统的Phase-based method(相位法)所演变出来的.线道法不但包含所有相位法的特点，而且更能为原本受约束的线道和配时设计进行全面优化.线道法可在单点交叉口和区域性的联动控制系统上应用.文末提出一些未来研究发展的新方向.     

世博交通决策支持信息服务系统研究

根据世博交通保障策略的要求,为确保世博会交通管理有效运行,对世博交通决策支持信息服务系统进行研究。首先介绍了这一系统的技术框架结构,分别阐述了数据层、技术层、应用层、服务层的主要内容。进而对系统功能进行设计,提出世博交通保障措施查询、世博出行方案查询、世博交通运行状况统计、世博交通服务水平评估和客流预测预报5个方面的功能及其具体内容。最后,探讨了系统开发涉及的关键性技术,并对系统开发和实施提出建议。     

基于间距临界值的短连线交叉口信号优化方法

应用美国NEMA标准和Paramics 仿真，首次引入间距临界值的概念，研究短连线交叉口的信号控制优化方法.首先，基于交通特性分析，按照信号控制方式将短连线交叉口分为信号合并和信号协调两类.进而构建短连线交叉口的信号控制方式选择模型，通过两个交叉口间的间隔距离与临界值的比对来判断信号控制方式的类型.基于美国NEMATS-2 标准中提出的双环相位结构，分别建立两种控制方式对应的信号相位相序设置策略和信号配时方法.最后，利用Paramics 交通仿真软件对实际调研的两处典型短连线交叉口的现状交通方案和优化改进后的方案进行仿真分析.得到的仿真评价指标结果表明，改进方案达到了优化效果，同时也说明提出的短连线交叉口信号控制方法有效且可行.