宏观交通网络拥堵区边界最优控制

为了缓解交通拥堵,解决拥堵状态下区域交通控制问题,提出了宏观交通网络拥堵区边界最优控制方法。首先,基于同质性路网宏观基本图特性固定划分控制子区,通过分析子区之间的车辆流入、流出关系,建立了宏观网络车流平衡方程;其次,以路网旅行车辆完成率最高,同时子区边界处受阻车辆数最低为优化目标建立了拥堵区边界最优控制模型,根据最优控制确定子区边界输入、输出最佳交通流量,进而以饱和度高的边界交叉口饱和度快速降低为优化目标,提出了子区边界交叉口流量分配及信号配时参数优化方法;最后,以合肥市一环路以内的路网为测试对象,通过微观仿真分析,比较了无区域边界控制、拥堵区入口Bang-Bang边界控制、拥堵区出口与入口BangBang边界控制和最优控制4种控制方案。结果表明:最优控制条件下宏观路网运行效益比前3种方法分别提高49.17%、30.19%、71.99%,车辆行程延误分别降低21.65%、3.74%、1.94%;最优控制可有效改善拥堵区内外交通密度的均衡性;宏观路网拥堵区的边界控制可有效降低高峰期间拥堵区的拥塞程度,提高整个路网的疏散能力。     

城市道路交通网络死锁控制策略

为了缓解城市中央商务区信号控制路网超饱和交通堵塞并预防城市交通死锁,将划分出的堵塞区路网上的累积车辆数作为状态变量,建立了堵塞区路网宏观交通流状态方程。根据庞特里亚金极小值原理求解状态方程,确定Bang-Bang控制为最优控制策略,并使堵塞区路网累积车辆数最快达到最优合理值,从而维持路网通行能力最大;最后将该控制策略在广州老城区堵塞路网中进行测试。结果表明:这种基于观测的控制策略能有效遏制超饱和交通并预防交通死锁,且对进出堵塞区路网的车辆实现了Pareto改进。     

关键交叉口优化对路网运行效率的影响研究

随着机动车保有量的增加,城市路网拥堵情况日益严重。交叉口作为城市路网的咽喉,其服务水平直接影响到整个路网的运行效率。以重庆市民族路-新华路路口为例,基于现场交通调查数据,明确交叉口的现存问题,采用Synchro(设计软件)对该路口进行建模分析。通过优化信号配时和车道功能划分后,交叉口延误降低了71.6%,服务水平从D提升至B。同时,采用VISSIM(仿真软件)对重庆市渝中区解放碑商圈整体路网和该关键交叉口影响的区域路网进行建模分析,并对路网优化前后的车辆运行状况进行对比。结果表明,通过优化,影响区域路网的平均延误下降了17.74%,平均行车时间下降了13.46%,平均停车次数下降了17.18%,尾气排放也有所减少,关键路口优化对路网运行效率的提升作用明显。     

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。      

高速公路施工区自动车辆行驶轨迹优化方法

为改善高速公路施工区路段车辆运行状态,建立了一种集合优化换道比例和可变跟车时距的换道控制策略.通过引入交通运行效率和冲突风险目标函数并进行在线求解,从而对施工区车辆行驶轨迹进行优化,提高了车辆的平顺性.在网联自动车环境下,以施工区上游路段车辆平均速度为目标函数,借助遗传算法遍历交通流状态集合,求解换道比例,以此调整施工区上游车辆分布.以施工区汇入路段车辆交通效率和冲突风险为可变跟车时距模型的目标函数,调用CPLEX/Matlab求解器得到汇入路段可变跟车时距.为了在线计算和可视化建立了Matlab/Vissim_COM的仿真平台,通过Matlab编程技术以单步仿真的方式提取Vissim车辆信息,将CPLEX求解器和Vissim的封装环境以函数调用的方式与遗传算法结合,对车辆信息进行优化计算和参数反馈.在总仿真次数达到400次时,模型控制得到最优.结果表明,与未实施控制相比,在最优控制中,当仿真时长达到800 s时,每条车道交通量输入达到700 veh/h,优化效果较为明显,即全局车辆在汇入路段"曝光"次数减少,车辆行驶轨迹变的"平滑",全局运行速度提高了48%,速度标准差的变化幅度降低,全局车辆的速度离散性得到改善,以后侵入时间表征冲突风险,冲突次数降低了39%,高速公路施工区车辆运行状态得到了改善.      

基于MFD的路网周边交通控制策略与仿真

宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagrams,MFD)是路网的固有属性,可从宏观层面监视和预测路网交通运行状态。鉴于此,该文提出基于MFD的路网周边交通控制策略,其思路是依据MFD理论确定路网的MFD,当路网交通趋于拥挤时,通过调整周边交叉口的信号配时方案(如周期、绿信比),对周边车流涌入量进行限制,使路网区域交通保持良好的运行状态。为验证该策略的有效性,以广州天河商业区为试验区域,运用Vissim交通仿真软件进行仿真建模,依据MFD相关理论和仿真数据,确定该区域的MFD,当该区域交通趋于拥堵时,根据该策略确定周边交通涌入量和入口绿灯时长,并仿真对比该区域实施该策略前后的各项交通信号控制性能指标。结果表明:当路网交通趋于拥挤时,实施周边交通控制策略后路网平均延误时间、平均停车次数、平均排队长度等交通信号控制指标得到明显改善。     

高速公路路网运行指数评估模型应用研究

由于高速公路路网交通流量分布不均衡,往往会造成部分节点或区域拥堵,而量化评估路网运行状态能快速确定交通拥堵位置。提出了一种基于波动率和机器学习的路网运行指数评估模型:首先选取合适的机器学习算法确定路网各节点的基准值;然后运用波动率理论构建各节点的运行指数评估模型;之后利用广东省高速公路若干节点路段的真实数据对模型进行了验证,并与阈值进行对比。研究结果表明:本文提出的路网运行指数评估模型能在各类场景下及时准确地定位交通拥堵节点,为缓解交通拥堵问题提供一定的参考意义。     

基于网络能耗与交通效率的多子区控制模型

为有效缓解较大区域城市路网交通拥堵以及减少交通能源消耗,必须对路网实施有效的控制。传统交通控制对路网OD要求较高,难以获取,而宏观基本图(macroscopic fundamental diagram,MFD),可有效避免获取OD需求的难题。因此,引入MFD,根据车流密度对非同质路网进行子区划分、建立了多子区车辆完成率高、车均燃油消耗低的双目标规划模型,并采用fmincon函数对模型求解。依据车流平衡方程和反馈原理提出了多子区燃油消耗比例积分控制(Multi-Fuel Consumption-Proportional Intrgral,MFC-PI)方法,并通过此方法来提高路网车辆完成率、降低区域内车均燃油消耗。最后,通过实际城市路网验证所提出的燃油消耗控制模型,仿真结果显示,MFC-PI控制方法可有效提高控制效率,并同时保证路网子区的能耗最低。     

洛杉矶推广智能信号灯

洛杉矶市正在大力推广的城市主要路口实现智能信号灯控制工作已取得重大进展。目前洛杉矶市主要路口的智能信号灯控制普及率已超过80%,大幅减轻了交通拥堵,减少了车辆的尾气排放,对缓解空气污染有一定作用。     

基于多目标粒子群算法的智慧城市信号灯配时优化控制

为了顺应智慧城市建设需求，缓解城市道路的拥堵，提高车辆在城市路口的通行效率，本文基于多目标粒子群算法，以车辆实时延迟时间最小、城市路口通行能力最大为优化目标，建立智慧城市路口的多目标优化模型。通过优化计算得到Pareto最优解集，以多属性决策算法得到最优配时方案，并通过更新信号灯参数，实现了信号灯的动态优化。通过SUMO交通仿真平台搭建了城市路口仿真模型，结合粒子群算法进行仿真验证。仿真结果表明，经粒子群算法优化的城市路口配时，路口的通行性能显著提升，平均通行能力提升约3.69%，平均车辆延迟时间降低约21.35%。     

基于数据预测的区域道路状态模糊判别

区域路网交通状态判别是实施区域交通管理控制和交通诱导的基础。为有效且有前瞻性地描述区域路网拥挤状况,提出了1种基于时间序列数据预测和主成分分析相结合的模糊综合定量评价方法。以路段平均速度和交通流量为描述交通拥挤状况的参数,利用时间序列预测模型对数据进行预测;将路网中各路段的平均旅行时间作为总延误的影响因素;再利用主成分分析法确定各个路段对区域拥挤的影响权重;最后运用模糊综合评价法对区域路网拥挤状况进行评估。以山西省临汾市实际路网为例,通过 Vissim 交通仿真软件和 SPSS 数据统计分析软件对算法进行了仿真验证。仿真结果表明,该算法能够有效地预判城市区域的交通状况,为交通管理、控制和诱导提供准确的依据。      

城市交通网络一致性控制算法及仿真研究

为提高网络通行效率,均衡网络内车流分布,分别针对饱和与非饱和网络,提出交通状态一致性控制算法。首先,针对饱和网络,以路段车流放行比例为控制量,建立网络信号控制模型。以路段空间占有率达到分群一致为控制目标,设计分群一致信号控制律;其次,针对非饱和网络,采用路口清空信号控制策略,可实现路口各相位饱和度一致;最后,以北京市望京区内路网为仿真研究对象,在VISSIM中建立仿真环境,分别针对饱和与非饱和网络情况,与定时控制方法进行比较,仿真结果表明:本文算法具有较大优势,可在较大程度上改进网络性能。     

不同渗透率下非信控交叉路口混合预约多车协同控制EI北大核心CSCD

预约式方法是解决非信控交叉路口多车协同控制问题的经典方法。传统预约式方法通常假设路口中仅存在智能网联车辆(intelligent and connected vehicle,ICV),缺少对人类驾驶车辆(human-driven vehicle,HDV)和ICV并存情况的讨论。本文基于预约式方法,针对ICV与HDV混行的非信控交叉路口协同控制方法展开研究,并探究ICV渗透率变化对非信控交叉路口通行效率的影响。首先,对混合交通流下非信控交叉路口进行功能区域划分,并提出混合预约多车协同控制架构;其次,基于预约式方法制定考虑HDV驾驶行为特性的混合预约多车协同控制策略,包括ICV单元格预约策略和ICV速度控制策略;最后,基于SUMO/Python搭建非信控交叉路口混合交通联合仿真平台,以路口通过率和路段平均速度为评价指标,在ICV渗透率分别为100%、90%、60%和30%的情况下进行不同交通流量下的仿真验证。结果表明,所提出的控制策略能保证所有车辆安全通过交叉路口,且非信控路口通行效率随ICV渗透率的提高而提高。     

高速公路可变限速算法研究

高速公路合流区一直是产生交通拥堵的瓶颈区域,在合流区上游路段选用可变限速算法是优化缓解合流区拥堵情况的有效方法之一。本文所以通过仿真模拟,选定可变限速应设定的地点并确定在不同车流量情况下的可变限速值,根据可变限速控制位置的确定及不同流量情况下的限速值,确定不同的可变限速控制方案。     

深圳市新洲路段试行潮汐车道

<正>2014年7月28日,深圳市交警部门在新洲路南行莲花路口至红荔路口路段试行了深圳市首条潮汐车道,以缓解高峰时段车流的拥堵情况。深圳市新洲路的莲花和红荔路段是深圳市早晚高峰车流量最大的路口之一。试运行的潮汐车道,在早高峰7点半至9点半期间,将车辆北行的四条车道借一条给南行车辆,以提高该路段的整体通行效率。试行后,该路段确实南行车辆在新洲莲花路口排长龙的情况得到了明显缓解,与此同时,     

基于ALINEA算法的城市快速路入口匝道优化控制策略

为缓解城市快速路入口匝道交通拥堵,采用匝道管控技术,以实际工程为依托,收集了道路实际小时观测数据;将主线交通状态根据上下游实时监测的交通数据分为畅通、拥堵、阻塞3种状态,对应不同状态及之间的过渡,将入口匝道管控策略分为无控制策略、控制放行策略、关闭匝道策略;借助VISSIM仿真平台建立道路仿真模型,基于ALINEA算法,设定ALINEA控制参数;以工程高峰小时交通量为输入,对比分析了无控制和ALINEA控制条件下主线交通量、主线运行速度、匝道排队长度的参数变化。研究结果表明:在主线平均运行速度方面,无控制策略和ALINEA控制策略主线平均运行速度分别为52.93、77.64 km/h,采用ALINEA控制策略的主线平均运行速度增大了46.20%;在主线交通量方面,无控制策略和ALINEA控制策略主线平均交通量分别为235.50、270.08 veh/h,采用ALINEA控制策略的主线平均交通量增大了14.7%;在匝道影响方面,无控制策略和ALINEA控制策略匝道平均排队长度分别为13.79、15.50 pcu,采用ALINEA控制策略情况下匝道平均排队长度增加了14.7%。可见,ALINEA匝道管控能够有效提升主线平均运行速度和交通量。     

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.     

基于OD反推和Synchro-VISSIM仿真的交通影响评价研究

以往的建设项目交通影响评价研究多从宏观层面评估周边路网交通负荷情况(如饱和度、平均延误及服务水平),而忽略了关键路段或路口以及实施特定交通组织和管制措施下的实际交通运行情况(如排队长度、停车次数及车流冲突)。针对该问题,提出了宏观交通规划模型与微观交通仿真评价相结合的交通影响分析技术手段,实现了宏观与微观的统一。以深圳市建设路深圳酒店区域更新单元交通影响评价为例,通过基于TransCAD的OD反推技术研究建设项目开发对周边交通系统的影响,并提出相应的改善措施和方案;然后基于Synchro仿真系统对关键路口信号控制方案进行优化,并采用VISSIM仿真系统对提出的交通改善比选方案进行仿真优化。该方法进一步完善了我国现阶段交通影响分析理论体系,具有良好的操作性和实用性。     

路网运行可靠性评价方法研究

路网可靠度作为一种概率测度能较好地反映路网运行的动态性和利用效率,是路网整体功能的综合表现。文中主要介绍了路网运行可靠度的一种评价方法,该方法通过采集路段上的车辆速度和车头间距确定速度的分布函数,进而计算路段运行可靠度;然后将路段运行可靠度进行加权平均,以不同道路等级在路网中的贡献作为权重,计算整个路网的运行可靠度。以成都市为例,利用该方法对其路网运行可靠度进行了评价。     

基于流量和出租车GPS数据的城市道路网络宏观基本图

为把握城市宏观交通状况,发掘城市道路网络交通流内在特性,从而达到缓解日益严峻的交通问题的目的,对交叉口流量和出租车GPS两类数据进行数据融合,运用宏观基本图(MFD)和广义宏观基本图(GMFD)在城市道路网络中的存在性以及二者之间存在的差异,以路网平均车辆数、路网通行能力和密度分布为指标来描述MFD和GMFD,并提出一种利用路段流量和出租车GPS数据拟合得到MFD和GMFD的方法,发现路网中密度的不均匀分布是导致路网通行能力不高的原因.针对由长沙市13个道路交叉口组成的区域路网,分别计算出分小区和分路段的MFD特征值,提出了根据存储空间能力(即临界路网平均车辆数的大小)对拥堵路网进行合理分流的方法,实现高峰时期拥堵路段的路径诱导以及路网通行能力的最大化.