基于双向最大绿波带宽的通用干道协调控制数解算法

针对现有数解算法假定绿波设计速度固定取值的局限,提出了一种基于双向最大绿波带宽的通用数解算法.首先确定了相邻理想间距的取值空间.其次推导了上行、下行偏移绿信比的计算公式.再次,给出了理想绿灯中心线其上下方绿信比的计算公式.最后,以双向绿波带宽之和最大为优化目标,以上行、下行绿波设计速度与信号周期为优化变量,建立了最大绿波带宽优化模型.以实例验证文中通用数解算法的有效性.分析结果表明:文中通用数解算法能够突破上行、下行绿波设计速度固定取值的局限,能够更易于获得理想的绿波协调控制效果,具有较好的通用性与实用性.     

组合放行下的干路交叉口协调控制优化

采用双层规划方法建立干线协调控制模型,模型以干线两相邻交叉口之间的行驶时间,关键流向的绿灯需求,交叉口绿信比,公共周期时长等参数为基础和约束,对干线协调控制信号方案进行优化,优化参数包括交叉口放行方式、各交叉口绿波起始和终止时刻以及双向绿波带宽,实例求解计算及仿真验证显示,本方法可以应用于干线绿波控制的优化设计.     

基于叠加相位的干线绿波协调控制方法研究

现有的绿波协调控制图解法和数解法存在干线交叉口处的绿灯启亮时刻难以与对应方向的车流到达时刻相匹配的问题,造成了部分时空资源的浪费,压缩了双向的绿波带宽,影响了干线协调控制的效果。针对这一问题,提出基于叠加相位设计方法的干线绿波协调控制方法。该方法在传统方法求解结果的基础上,根据绿波带的设计速度,插入叠加相位,灵活地错开调整交叉口沿干线的两个行驶方向的绿灯启亮时刻,更好地匹配其与对应方向车流的到达时间;以最大化双向绿波带宽为目标建立规划模型,并利用二分法设计求解算法,实现对最大绿波带宽和各交叉口配时的计算。研究结果表明:基于叠加相位的干线绿波协调控制方法可以实现在不改变绿波设计速度的情况下,有效增加双向绿波带宽,减小干线延误,缓解交通拥堵;相较于传统的绿波协调控制方法,该方法将绿波带宽提高了140%,将干线的平均延误减小了86.2 s,有效缩短了各交叉口的行程时间。     

适于双周期的干道绿波信号协调控制模型

针对现有双周期干道绿波信号协调控制方法存在的不足,首先推导了适于双周期 协调控制的等式约束条件,其次详细分析了现有研究成果存在的缺陷,再次以双向权重绿波 带宽之和最大为优化目标,建立了适于双周期协调控制的绿波协调控制模型;最后以义乌市 望道路为例,利用VISSIM 仿真平台对比本文模型与改进MULTIBAND模型生成的协调控制 方案之间的优劣.仿真结果对比表明,相比于改进MULTIBAND模型,本文模型生成的协调控 制方案在高、中、低交通需求下均能够有效减少平均延误时间与停车次数,从而验证了本文所 建模型的有效性与实用性.     

考虑车流速度分布扰动的干道绿波最大带宽协调控制

城市车辆速度受多种因素影响呈现某种分布,鲁棒的干道协调控制模型应考虑不同速度下的车辆带宽需求。针对速度波动变化干道传统协调控制方法适用性差的问题,分析了带干扰的干道车辆速度时空分布特征,以推荐速度带宽最大与期望带宽最大为目标,提出了考虑车流速度分布扰动的干道绿波最大带宽协调控制方法。针对佛山市同济路4交叉口干道,速度分布扰动干道协调方法能够提供更符合车辆分布特性的协调方案,比Maxband模型和改进的Maxband模型提升约70%和14%的期望带宽。研究结果表明：笔者方法能够降低Maxband模型平均停车次数25%,平均延误45%和平均排队长度17%;针对不同速度期望和方差情况下的灵敏度分析实验表明,该方法能够为干道提供更具有鲁棒性的干道协调控制方案。     

适于不等双周期的干道双向绿波协调控制数解法

针对现有数解法研究主要适用于单周期控制方式的不足,本文提出一种适于不等双周期的干道双向绿波协调控制数解法,通过重新定义双周期控制方式,打破了双周期交叉口信号周期时长固定为公共信号周期时长1/2的局限,并归纳了双周期交叉口的2种协调类型。本文算法首先通过计算干道的公共信号周期允许变化范围,为各交叉口选择合适的信号周期控制方式;其次,通过分析双周期交叉口的协调特点,推导出适用于双周期交叉口的理想交叉口间距计算公式;然后,通过设定双周期交叉口各相位绿信比的分配比,实现协调方向相位绿信比的分配;最后,以最大调整偏移绿信比之和最小为优化目标确定绿波协调控制方案。算例结果分析表明,与双周期模型法和单周期数解法相比,本文数解法求解方案的干道双向延误时间分别减少16.0%与19.6%,停车次数分别减少15.1%与15.5%,特别是本文数解法的求解方案能使支路车流和行人过街的平均延误时间较单周期数解法分别减少46.0%与50.7%。可见,本文数解法能够获得理想的绿波协调效果,扩大数解法的适用范围,在减少交叉口延误时间方面表现出明显优势。     

基于行程时间的双向绿波控制技术研究与应用

为使城市交通运行更加通畅,设计城市干道双向绿波协调控制方案.根据理论知识和实际工程实施经验,提出不同交叉口间距及行程时间情况下设计双向绿波方案的方法和技巧,按照路口间距、周期特点,设计信号相序相位,将对称相位、单口放行相位和搭接相位等相位灵活组合运用,然后分配绿信比,找到双向绿波上行、下行绿波带宽最大化且较均衡的相位差...     

考虑绿灯协调位置的双向绿波控制算法

为研究协调相位中绿灯不同协调位置对绿波带控制效果的影响,提出一种考虑绿灯协调位置的双向绿波协调控制算法。该算法考虑交叉口相位组成、相位顺序等因素,通过调整协调相位绿灯协调位置的方式,推导出协调相位绿灯起止时刻计算公式,以车均延误及停车次数最小为目标,完成干线绿波带的方案设计。通过算例对比分析绿灯协调位置,分别为0%、25%、50%、75%、100%时的延误和停车次数,以此来分析不同协调位置所对应绿波带方案的控制效果。算例分析结果表明,随着绿灯协调位置的改变,各绿波带控制方案的控制效果存在一定差异,在本算例中,协调位置在100%时车均延误及停车次数最小。该研究对优化绿波带控制效果、提高干线服务水平具有现实意义。     

考虑转向有轨电车线路的干线绿波优化

为弥补对包含有轨电车的干线绿波优化能力的不足, 提出了一种基于多路径绿波模型的干线绿波优化模型, 确保干线转向有轨电车与干线直行社会车辆的通行效率与独立运行; 确定了转向有轨电车线路的信号相位与干线社会车辆信号相位之间的协调关系, 构建了干线绿波模型的基本约束条件; 考虑有轨电车停车过程的加、减速特性, 以及通过交叉口时清空时间的要求, 建立了有轨电车补充约束条件; 设置了相位顺序控制变量, 增大解空间, 提高了干线绿波优化模型的建模能力; 设置旅行时间变量, 保证社会车辆行驶在路段规定的安全速度之内, 确保有轨电车上、下行总旅行时间一致, 保障调度运行的高效合理; 在满足有轨电车绿波带宽基本要求的条件下, 构建了社会车辆绿波带宽最大化的目标函数; 应用干线绿波优化模型对南京麒麟镇有轨电车干线路段沿线4处交叉口进行了交通信号协调优化。研究结果表明: 干线绿波优化模型能对各交叉口信号相序进行优化, 为有轨电车提供包含转弯相位的绿波; 优化后干线信号周期为142.4 s, 各交叉口相位差分别为0、116.8、52.0、5.7 s, 单方向社会车辆绿波带宽为26.6 s, 上、下行社会车辆绿信比达到37.4%, 有轨电车绿波带宽为10 s, 满足干线系统交通需求。     

干线协调控制优化及其应用

基于相邻信号交叉口交通流的到达特性, 分析了干线协调控制的内在机理, 根据下游交叉口排队状态, 考虑头车与尾车到达时信号状态为绿灯的约束条件, 建立了无排队、一次排队、二次排队状态下的相位差模型, 研究了相位差与排队长度、绿灯时间和周期的定量关系, 考虑干线各交叉口间的关联性及交通需求与供给的关系, 提出干线周期、相位相序、绿信比的优化策略, 选取青岛市滨海大道沿线13个信号交叉口进行案例分析。计算结果表明: 实施双向绿波协调控制方案后滨海大道由东向西方向的总旅行时间由779s变为564s, 减少27.5%, 总停车次数由6次变为2次; 由西向东方向的总旅行时间由806s变为592s, 减少26.5%, 总停车次数由5次变为2次, 因此, 相位差模型及其优化策略对车辆旅行时间、停车次数的优化效果显著, 相位差模型具有可行性与实用性。     

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。     

学府大道双向干道绿波控制研究

基于对学府大道上六个交叉口交通状况的大量调研,提出该路段各交叉口信号控制现状的不合理。首先利用韦伯斯特配时模型优化各交叉口单点控制,然后引用数解法,针对学府大道上的研究交叉口群进行信号协调线控设计。最后,利用VISSIM交通模拟软件对线控配时方案进行仿真验证,通过比较道路通行能力和延误时间的变化,证明通过该双向绿波控制可有效地改善干道交通运行状况。     

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。     

行人过街信号与交叉口信号的协调控制

通过对现行理想干道典型路段行人交通和机动车交通运行状况分析,在现场实地调查的基础上,运用适合中国交通现况的定时式线控系统理论,对交叉口和人行横道进行信号配时优化.应用结果表明对路段和主线机动车流进行协调控制设计,可以有效减少过街行人对主线车流的干扰,在满足行人过街要求的同时获得较好的主线绿波带宽.     

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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。     

基于粒子群的城市交通信号两级模糊控制

针对城市交通流的特点,设计一种单交叉口多相位两级模糊控制器,有效地减少控制规则数,实现相序、绿信比、周期随交通状况而自适应变化,并采用粒子群算法对模糊控制器的隶属度函数进行优化。仿真结果表明,该系统能有效地提高交叉口的通行能力,减少车辆平均延误。     

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。