基于深度强化学习的单路口交通信号控制

合理的交通信号灯控制方案能减少交叉口处的排队长度,缓解交通拥堵问题.路口交通流具有非线性、时变性、不确定性等特点,对其建模困难,从而导致无法借助其精确的数学模型来优化交通信号控制方案.本文将深度强化学习方法应用到交通信号控制问题,深度强化学习Agent以减少路口处的排队车辆总数为目标,通过观察交叉口处所有入口车道的状态进行相位控制;使用SUMO仿真平台对本文提出的控制方法进行了仿真实验.实验结果表明,相较于定时控制方法,本文提出的基于深度强化学习的控制方法能显著减少交叉口处的排队车辆数,缓解交通拥堵.     

不良天气和路面环境对交通信号配时方案的影响

针对不良天气和路面环境下沿用正常天气交通信号配时方案时信号控制效益下降的问题,从不良天气和路面环境下交通流运行特征入手,分析了因天气和路面环境改变导致的以经典信号控制理论为优化基础的信号配时方案演变情况,采用Vissim软件建立了哈尔滨市嵩山路与淮河路交叉口良好天气与雪天的交通信号控制仿真模型,并进行了案例分析.分析表明:雪天及时调整信号配时方案,与仍采用良好天气情况下的信号配时方案相比,能有效降低车辆在信号交叉口的停车次数和延误,提高交叉口的通行效率.这一分析结果适用于所有不良天气和路面环境下的交通信号优化控制.     

基于车队离散模型的交叉口关联度量化方法研究与试验

分析了常用的基于流量、距离、周期的交叉口合并控制原则,提出了综合因素关联度量化方法,考虑交通流量、交叉口距离、车队离散特性等因素,基于车队离散模型,构建相邻交叉口间关联度的量化公式,建立指标修正公式,结合实际分析模型的可靠性,获得反映综合因素的关联度值,为子区交通信号控制提供是否合并控制的决策支持。采用仿真软件进行模型应用,选择了具有典型意义的700 m相邻交叉口,以及4个交通流平稳上升的时段,进行关联度值计算,并根据是否合并的决策支持调整信号控制参数。结论表明:对于单一原则难以界定的边缘性合并判断,基于车队离散模型的量化综合判断方法能够有效地解决,并为交通信号协调控制决策。     

城市交通信号控制的新思路——基于综合待行区的交通控制方法研究

在分析传统交叉口交通信号控制模式的基础上,对目前热议的基于综合待行区的交通信号控制方法进行了研究。重点对该方法的工作原理、控制参数、停车线位置选取进行了研究,以最大通行流量为目标函数,分析了相位顺序及配时的设计原则,通过对比仿真案例交叉口运行前后的实测数据,结果表明基于综合待行区的交通信号控制较传统控制方法具有较大的优势。     

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.      

考虑可变导向车道的干线交叉口协调控制方法

为降低包含可变导向车道的干线车均延误与排队长度,提出一种考虑可变导向车道的干线交通信号协调控制方法.以直行和左转方向交通流饱和度为判别标准,对可变导向车道行车方向是否切换进行判断;基于车道行车方向切换对干线交通流造成的影响,对HCM模型中的通行能力、均匀延误修正系数等参数进行修正,建立考虑可变导向车道的干线协调控制信号配时优化模型.以武汉市青年路3个交叉口为例,利用Vissim软件进行仿真实验,结果表明,相比于现状情况下的单点信号配时方案,模型能够有效降低干线车均延误与排队长度,可变导向车道所在的信号交叉口进口道优化效果最为明显,车均延误减少16.87%,直行和左转方向排队长度分别降低17.95% 和23.24%,证明模型对包含可变导向车道的干线协调控制交叉口运行具有积极影响.      

基于PC端的交通信号控制实验平台的研制

概述了基于PC端的道路交叉口交通信号控制实验平台的设计,利用Visual Basic语言设计出交通信号控制实验平台,将复杂的交通信号配时设计过程模块化、可视化;并利用该实验平台对某交叉口进行了信号控制方案设计。     

基于Vissim仿真软件的交通信号配时研究

研究了交通信号配时，阐述了平面交叉口单点信号控制配时设计的具体方法和过程，以及各种交通信号配时参数的确定方法、标准及依据，并将其应用于长春市一个极具代表性的5路交叉口；在现有配时方案的基础上，设计多个不同时段的新方案，并利用仿真软件Vissim对其进行模拟，从模拟结果中选取适当参数加以综合比较，评选出最优方案。     

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...     

MDP下基于特征表示强化学习的自适应交通信号控制

将传统强化学习算法应用到交叉口自适应交通信号控制中,存在着维数灾难的问题,即状态和动作空间大小随着交叉口的增加而呈指数增长。因此,将交叉口自适应交通信号控制问题看成马尔科夫决策过程(MDP)问题,通过有效地利用基于特征的状态表示和线性平均函数估计思想,减少了计算复杂度,保证了收敛性。在设置的多交叉口交通环境下,仿真试验表明:在不同的交通需求水平和车流到达分布下,此算法均优于定时控制和传统的强化学习算法,并且其参数θ和学习步数是收敛的。     

城市交通智能控制优化算法

在传统的交叉口信号模糊控制基础上，提出了基于相序优化的模糊控制算法，并用改进的遗传算法优化模糊控制规则。对相序的优化考虑了驾驶员的心理，执行了专家的决策；对控制规则进行优化，减少了因专家主观性而导致控制器的不完备性。以典型的十字交叉口和四相位交通信号控制为例，选择不同时段的交通流数据进行仿真。结果表明：采用该控制算法设计的信号控制器能有效避免交通流不平衡引起的拥挤堵塞，具有更好的实时性和控制效果。     

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...     

智能网联混合交通流交叉口控制：研究进展与前沿

交叉口是城市道路交通运行的瓶颈点，是造成交通拥堵的问题所在。交通控制是调控交通流、预防和缓解交通拥堵的关键策略，在效费比上具有较大优势。智能网联、自动驾驶技术的发展催生了常规车辆(Regular Vehicle, RV)、网联车辆(Connected Vehicle, CV)和智能网联车辆(Connected and Automated Vehicle, CAV)组成的智能网联新型混合交通流，推动着城市道路交通控制对象、数据环境和控制手段的变革，为交通控制提出巨大挑战的同时，也为交通控制理论方法的创新发展创造了新的条件。智能网联混合交通流交叉口控制已成为国内外研究热点，尚处于研究起步阶段。根据路权特征，先从单点交叉口、干线交叉口和路网多交叉口3个层面梳理智能网联混合交通流环境下的共用设施交叉口控制研究，包括交通信号配时、车辆轨迹/路径规划以及车辆轨迹-信号配时协同控制。然后介绍自动驾驶专用设施交叉口控制研究，包括CAV专用车道、CAV专用路段、CAV专用区域和快速公交-CAV混合专用车道。通过对现有成果的梳理发现：虽然新型混合交通流交叉口控制研究取得了部分进展，但RV驾驶行为的随机性、...     

城市交通干线信号协调控制方案过渡调整策略

介绍了国内外当前交通信号协调控制方案过渡方法的研究现状,分析比较了现有的干线协调过渡方法.针对当前过渡调整方法对于交通信号控制机如何实现协调方案的快速调整涉及较少,未考虑交通信号机实现过渡调整过程中的实际需求等不足,以当日零点为协调控制方案的起始点,针对交叉口过渡信号周期以及周期调整步幅的取值范围,提出了1种基于周期的交通信号协调控制过渡调整策略,并进行了算例分析.结果表明:该策略能够在1~2个周期内快速调整完毕,减少了信号配时的突变所引发路面交通的剧烈波动,实现了交通流运行的平稳和连续.文中所介绍的算法可以实现不同控制方式之间的切换,也可以用于城市区域协调控制中,具有较广的适用范围和实用价值.      

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。     

信号交叉口多目标动态决策模型及其优化方法

以减少机动车在交叉口的延误时间和尾气排放为目标,针对目前交通信号控制模型中普遍采用单一目标进行求解的问题,以非饱和交叉口为研究对象建立了信号交叉口多目标动态决策模型(MODD模型),对信号周期时长、绿信比和相序3个信号配时参数同时进行优化,提出交叉口多目标评价满意度函数,制定交叉口信号控制决策准则并应用混合遗传算法求解最优决策变量.算例的求解结果显示,混合遗传算法能够均匀地逼近Pareto最优前端,多目标优化方法更能减少车辆在交叉口上的停车延误和停车次数,对单交叉口信号配时有理论指导和应用价值.     

特殊T型交叉口信号控制优化研究

对普通T型交叉口信号配时方案进行研究,在考虑T部交通流性质的基础上得到特殊T型交叉口的信号配时方案,以此减少特殊T型交叉口的人、车冲突,从而提高交叉口的通行能力。     

基于Agent的城市道路交通信号控制方法

将Agent技术与Q学习算法相结合,应用到交通信号控制系统中,提出基于Agent技术的城市道路交通信号控制方法,建立了基于Agent的单交叉口信号控制结构模型,并阐述了Q学习机制的实现方法.系统根据交叉口基本的路况信息,以及实时采集到的交通量,通过加强学习的奖惩机制来动态调整不同相位的通行权及信号配时时长.当奖惩值为加强时,保持该相位通行权,并适当延长绿灯时间;当为惩罚时,则相应缩短绿灯时间或将通行权切换到下一相位,实现自适应控制,减少路口排队车辆的平均延误.通过对一个四相位交叉口进行仿真研究,与定时控制相比,控制效果得到明显提高.     

交通干线相邻交叉口动态协调控制研究

建立了交叉口交通流的动态模型,基于该模型实现了交通信号相位的动态配时,提出了一种考虑双向绿波的干线相邻交叉口相位差优化控制方法,并采用改进的遗传算法(GA)进行求解,从而实现交通干线分级递阶协调控制,避免了交通拥挤和堵塞。以济南市经十路干线交叉口为对象,选择不同时段的车流量数据进行仿真研究,仿真结果表明,本文提出的控制方案能够有效地减小车辆排队长度,从而提高干线交通畅通,降低车辆平均延误时间,是进行城市交通干线控制有效且实用的方法。     

混合交通流条件下城市环形交叉口通行能力研究

为了研究混合交通流条件下城市环形交叉口的通行能力,分析城市环形交叉口混合交通流的运行特征。简化行人与非机动车的个体性,突出其群体性,将行人与非机动车作为一个整体,以当量人群描述行人与非机动车组成的交通流;以当量人数为自变量,当量人群群个数为因变量,应用回归分析的方法建立城市环形交叉口当量人数与当量人群群个数的关系模型,选择三次函数表示当量人数与群个数的关系模型;应用假设检验的方法研究城市环形交叉口当量人群的到达时距分布,验证当量人群的到达时距分布服从移位负指数分布;以M3分布描述环道车流的车头时距分布;将城市环形交叉口的当量人群和环道车流作为独立优先交通流,研究城市双车道环形交叉口与三车道环形交叉口入口处的混合交通流冲突特征。结合城市环形交叉口的当量人群、环道车流的到达特征以及城市环形交叉口入口处的混合交通流冲突特征,应用间隙-接受理论分别建立混合交通流条件下城市双车道环形交叉口与三车道环形交叉口的通行能力模型,应用概率论建立混合交通流条件下城市环形交叉口共用车道情况下的通行能力模型。实例分析表明,所建立的通行能力模型能较好地反映混合交通流条件下我国城市环形交叉口的实际情况。