基于有效绿灯时间利用率的自适应控制策略研究

为了优化单点交叉口信号控制方案,使其适应各个进口道方向交通流动态变化,提高交叉口通行效率,根据交叉口进口道排队车辆数建立有效绿灯利用率模型,提出了一种交叉口自适应控制策略.有效绿灯时间利用率模型以交叉口通行能力最大为控制参数,实时优化确定出最佳相位放行方案以及最优相位切换方案,根据进口道排队车辆最大流向的排队车辆数和车辆到达预测确定相位放行绿灯时间.利用VISSIM交通仿真软件对该自适应控制策略仿真运行,与定时控制以及感应控制对比,评价分析不同车辆到达情况下交叉口通行情况.结果表明:该自适应控制策略能有效降低车均延误,提高交叉口服务水平.     

考虑状态相关服务的城市交叉口离散事件仿真建模

准确模拟交叉口处车辆运行,对交叉口信号配时优化、交叉口设计等具有重要意义。交叉口排队建模可以较为准确地模拟车辆到达及交叉口服务过程。位相型分布(PH分布),可以无限逼近任意到达和服务规律,车辆到达交叉口时交叉口处容量有限,且车辆通过交叉口时,通过时间具有状态相关性。本文考虑以上三点,建立PH/PH(n)/C_1/C_2的交叉口排队模型,将城市交叉口抽象为离散事件仿真模型,根据PH分布随机变量计算车辆到达过程和交叉口服务过程。文中提出的离散仿真模型充分考虑了车道服务的状态相关性,并利用Simulink构建了考虑状态相关服务的城市交叉口离散事件仿真模型。仿真结果表明考虑状态相关服务的离散事件仿真,可以较好地反映出交叉口处车辆通过的周期性,较为客观地反映交叉口车辆运行情况。     

基于神经网络的小时间粒度交通流预测模型

为解决传统车队离散模型基于概率分布假设和现有交通流预测时间粒度过大不能应用于自适应信号配时优化等问题.在车队离散模型的建模思路上,先分析了下游交叉口车辆到达与上游交叉口车辆离去之间的关系,基于此构建了基于神经网络的小时间粒度交通流预测模型.该模型以上游交叉口离去流量分布为输入,下游交叉口到达流量分布为输出,时间粒度为5 s.最后,通过实际调查数据标定模型参数并应用模型预测下游交叉口到达流量.结果表明,与Robertson模型相比,本文模型预测结果能够更好地反映交通流的变化特征,平均预测误差减少了8.3%.成果可用于信号配时优化.     

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分布式交通信号控制系统拓扑结构的分布式特性使得网络的控制问题被划分成不同层次，路口的控制器优化单个交叉口，系统的协调要求每个路口的控制器同时还要考虑相邻路口控制器的配时方案、相邻上游交叉口车辆的离去特性、相邻下游交叉口车辆的到达特性。本文在综合考虑上下游交叉口信号配时、车辆排队和公交运行情况的基础上，提出了实时交通信号控制系统中实施公交优先的模型系统的框架，然后给出信号优化过程和计算最佳绿灯请求时间和信号协调方法。     

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。     

考虑城市干道车队运行特点的交通信号协调控制算法

为建立交通信号协调控制算法并确定其适用条件,考虑车队离散、车辆转出、下游交叉口排队长度3个因素,在分析罗伯逊离散模型的基础上,提出了交叉口协调相位车流到达图式的预测方法,并根据车流到达时刻与协调相位绿灯启亮、结束时刻的关系,建立了协调相位车流延误的计算模型;以交通控制子区内各交叉口协调相位车流总延误最小为优化目标,以相位差为优化变量,设计了信号协调方案优化算法.仿真结果表明:与改进数解法相比,该算法降低了协调相位车流延误7.4%;随着交叉口间距、转出车辆数、下游排队长度的增加,信号协调控制效益逐渐下降.      

考虑服务水平可靠度的单点交叉口信号配时研究

为实现单点交叉口在满足一定服务水平可靠度需求下的信号控制方案,使交叉口信号配时更合理、更符合实际,使用连续型概率分布模型分析刻画交叉口进口道车辆到达率的随机性;在考虑车辆到达率随机性的基础上,研究考虑服务水平可靠度的信号配时模型。文章把服务水平可靠度作为信号控制交叉口可靠性指标,研究其与车辆到达率随机性的关系,借助信号配时约束条件,建立信号配时模型;利用概率论方法,推导给定服务水平可靠度指标下的周期时长和绿灯时间的计算公式。仿真验证表明,该计算方法能实现交叉口在满足一定服务水平可靠度需求下信号控制方案,达到使交叉口信号配时更加合理、更有效、更符合实际的效果。     

智能网联车环境下交叉口车流轨迹优化模型

在智能网联环境下,车辆可通过相互穿插和协作通过交叉口,无需信号灯控制.为保证车辆安全高效运行,建立车辆到达时序和速度协同优化的交叉口车流轨迹优化模型.提出车辆到达时序优化模型和车辆速度优化模型,建立车辆到达时刻与速度的函数关系;在此基础上,模型以所有车辆在控制区域的行程时间与油耗加权最小为目标,车辆路径、到达时刻和速度...     

随机条件下单点交叉口信号配时优化

分析了信号交叉口交通流的随机特性,根据与期望排队长度相关的相位机动车排队长度偏差指标,考虑不同相位的权重因素,建立了交叉口信号配时优化模型,研究了相位清空可靠度与周期时长和相位绿灯时间的定量关系。对模型进行了确定性转化,并以两相位信号交叉口为例进行了算例试验分析。计算结果表明:交通流到达率的方差从0增加到350 pcu.s-1时,周期时长将从50 s增加到232 s,且到达率方差较大的相位需要更多的绿灯时间;排队长度由4 pcu增加到30 pcu时,相位清空可靠度仅从0.712增加到0.884。可见交通流到达率的随机特性对交叉口信号配时参数的设置影响明显,模型正确。     

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为优化和评价交叉口车流运行状况,根据信号控制交叉口交通流到达率的随机特点,引入相位清空可靠度指标用于评估交叉口可靠性.基于概率论,研究了相位清空可靠度与周期时长、相位绿灯时间的定量关系,利用Gauss消元法推导得到了交通流到达率分别服从正态分布和负指数分布时的相位清空可靠度计算公式.以两相位信号交叉口为例进行了仿真实验.结果表明：交通流到达率的方差越大,周期时长也越大,且到达率方差较大的相位需要更多的绿灯时间,可见到达率的概率分布特征值对于周期时长、相位绿灯时间有显著影响,可利用相位清空可靠度指标进行交叉口信号配时参数设计和评价.     

基于模糊数学的环形交叉口自适应控制研究

对比现有交叉口主要控制方式的控制原理及优缺点，根据环形交叉口交通流特性，兼顾当前绿灯相位车辆到达情况与红灯相位车辆排队长度，提出相位相序可变的环形交叉口模糊自适应控制模型。     

行程时间服从混合高斯分布的车队离散模型

为充分描述异质交通流条件下的车队离散规律,为信号配时优化、公交优先控制提供理论基础.考虑异质交通流条件下车辆行程时间分布特点,采用混合高斯分布拟合车辆行程时间分布.基于此,从流量角度推导了异质交通流条件下车队流量离散模型.通过实际调查数据,分析了下游交叉口到达流率分布与上游交叉口离去流率分布之间的关系,并将本文模型与Robertson模型、实际数据进行比较分析.结果表明,本文模型能够更好地描述异质交通流条件下的车队离散规律,与Robertson模型相比,平均预测均方误差减少了27%.     

网联环境下基于站点时刻表的公交信号优先方法

为了提高公交车准点率,考虑到网联交通环境下车辆信息可知,根据公交车旅行时间及预测到达交叉口的时间建立公交车优先通行策略选择模型;根据公交车到达停车线时间、延误时长和到达时刻在绿灯相位的位置计算生成新的配时方案。通过仿真计算,结果表明:运用建立的优先通行策略选择模型,公交车的平均准点率可提高26.67%,总平均旅行时间可减少27.41%,且可通过少量增加交叉口社会车辆延误大幅度减少交叉口公交车的人均延误。     

考虑刹车灯影响的信号交叉口交通流模型研究

实际道路中前方车辆刹车灯会对后方车辆造成影响。在改进的刹车灯模型的基础上建立信号交叉口的元胞自动机模型,研究交通流速度、密度、排队长度及绿灯时长之间的关系;并与不考虑刹车灯模型时的信号交叉口元胞自动机模型进行对比分析。研究表明:考虑与不考虑刹车灯的影响,得到了相似的交通流速度、密度、排队长度及绿灯时长之间的关系,但刹车灯对信号交叉口交通流产生了影响,因此在信号交叉口交通流各种变量关系的分析中应考虑刹车灯的影响。     

城市道路交叉口车辆微观行驶模型

为了更详细有效地分析城市交叉口的交通运行状况,需要建立细致的车辆微观行驶仿真模型,基于对交叉口范围的划分,首先给出了交叉口进口道区域内,信号控制交叉口的绿灯,红灯和黄灯情形,以及无信号交叉口情形下车辆的到达模型,随后,对有冲突交叉口和无冲突交叉口分别给出了相应的车辆驶离模型和穿越空挡模型,最后,详细地分析了交叉口转弯车辆在出口道前沿区域的车道选择行为。     

基于警示停车线的黄灯时长优化模型

为减少闯黄灯现象和保障交叉口停车制动安全,在停车线前设置警示停车线。运用动力学原理,建立警示停车线距离模型。车辆到达警示停车线时,若为黄灯,则应减速制动并于停车线内停车;若为绿灯,则应匀速通过交叉口。基于警示停车线及上述驾驶原则,充分利用交叉口相邻相位交通流到达冲突点的时间差,建立黄灯时长优化模型。依据上述模型设置警示停车线和优化黄灯时长,可有效减少恶意闯黄灯现象,有利于保障交通安全,提高交通效率。     

考虑二次排队的智能网联车生态驾驶策略

为避免车辆在交叉口的急加减速与启停现象,减少车辆燃油消耗和污染物排放,提出了一种考虑二次排队的智能网联车生态驾驶策略。首先构建了考虑驾驶员反应的交叉口处排队车辆的改进IDM跟驰模型,通过信号配时、车辆排队长度等信息估计排队车辆消散时间;其次,依据交叉口处是否出现车辆二次排队,将生态驾驶策略分类为“前方车辆在绿灯时间清空”和“前方车辆二次排队”两种情况,结合智能网联车与交叉口的距离等信息优化车辆行驶轨迹;最后将提出的生态驾驶策略与自由驾驶在不同排队长度场景下进行对比仿真实验。仿真结果表明：相较于自由驾驶,生态驾驶策略能够有效减少车辆的急加减速与停车行为,随着交叉口排队长度的增加,生态驾驶策略的优化效果更加明显;当排队车辆在第一个绿灯时间消散时,采用生态驾驶策略的车辆的总体油耗降低了9.98%,CO₂、CO、HC、NOx平均排放量分别降低了11.69%、20.14%、1.66%和29.09%;当交叉口处出现车辆二次排队时,采用生态驾驶策略的车辆总体油耗降低了15.0%,CO₂、CO、HC、NOx平均排放量分别降低了15.42%、27.51%、2....     

信号交叉口控制相位的流线动态优化组合方法

在现有城市交叉口单点定时及感应信号控制方式中,相位交通流线不能动态组合,在交叉口各流向车辆到达波动较大的情况下,部分流向将产生绿灯损失.为了减少车流到达波动较大交叉口的通行时间损失,提出一种新的相位流线动态组合控制策略.通过引入交通流线相容性概念,将交通流线向量化并进行向量计算寻找相容交通流线.采用流线的逻辑运算确定可行相位组合,以相位绿灯损失最小为原则,得到周期最优控制相位流线组合.该方法能适应交叉口进口流线车辆到达随机波动较大的状态下,实时生成控制相位的流线组合,减少交叉口延误,提高通行效率.     

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.     

公交专用道停靠站车辆停靠特征分析

本文首先根据公交专用道停靠站的设置方式对停靠站进行了分类,然后对公交专用道车辆的停靠过程进行了微观分析,通过调查数据对车辆的到达间隔与停靠时间特征进行了分析.分析的结果表明:对于到达间隔的分布规律,公交专用道停靠站设置在交叉口上游或路段中央时,公交车辆的到达间隔服从指数分布,当停靠站设置在交叉口下游时,受到交叉口交通信号的影响,车辆的到达间隔不服从指数分布,认为车辆到站服从一般分布;对于停靠时间的分布规律,可以认为服从正态分布.本文研究的结论可以为进一步研究公交专用道停靠站通行能力提供依据.