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。     

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.     

直左复线有轨电车干线可变带宽绿波模型

为降低有轨电车在交叉口的停车次数和交通延误,同时兼顾社会车辆通行效率,提出可容纳直行线路、左转线路有轨电车和社会车辆3类绿波系统的干线信号协调控制方法.设计直左轨道分叉交叉口的4种信号相位组合方案,构建社会车辆绿波系统、有轨电车直行线路和左转线路绿波系统的约束条件,以及3个绿波系统的交互性约束条件.基于可变绿波带宽优化...     

面向双向不同带宽需求的绿波协调控制优化模型

通过引入绿波带宽分配影响因子与带宽需求比例系数,构造了一种新的绿波协调控制模型性能指标函数通式,针对MAXBAND（MULTIBAND）模型与通用双向绿波协调控制模型,分别建立了面向双向不同带宽需求的最大绿波协调控制优化模型,并对是否可以获得双向绿波带宽的两种情况,比较了控制模型改进前后的设计效果。分析结果表明：在难以...     

基于非线性优划的干道交通信号过渡模型研究

传统的干道协调系统中,干道信号控制方案间切换将会产生车流中断或扰动,无论是多时段控制、感应控制或自适应控制都存在这样的问题。针对传统过渡方法不是建立在优化过渡时期评价指标的基础上以及为了提高城市干道信号控制过渡时期车流的运行性能,建立了基于干道总延误最小的非线性约束过渡模型。通过同步式调整干道各交叉口的过渡周期长度与相位差来优化干道系统过渡时期性能,考虑车流离散因素对干道延误性能的影响,并通过改进的遗传算法求解。最后采用Visual C++调用仿真软件VISSIM内部COM接口进行案例分析。结果表明,与传统过渡方法两周期、三周期、减法（Subtract）、短路径（Shortway） 相比,所提出的过渡方法使道路延误性能平均提高了19.6%, 15.2%, 10.5%, 9.8%。该方法在大范围的交通和几何条件下的表现具有一定优势,在保证干道过渡延误性能的同时也给干道提供了最优的绿波带。     

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了解路段旅行时间随交通状况变化特性对利用探测车等新式交通检测技术估计交通状态非常重要.基于交通微观仿真模型,分析了路段旅行时间随交通状况的变化特性,验证了平均路段旅行时间是否能够采集通畅、拥挤到堵塞这三个状态,以及是否能细分这三个交通状态.结果表明：（1）平均路段旅行时间能够判断上述三个状态;（2）在拥挤阶段,随着交通状态恶化,平均路段旅行时间逐步增加,因此能够细分拥挤状态为多个子状态,但由于在通畅阶段,即便流量增加,平均路段旅行时间基本不变,因此无法细分通畅状态,细分通畅状态需要流量信息;（3）路段旅行时间在拥挤状态时处于双峰分布,难以用少量的探测车提供的数据可靠地估计平均路段旅行时间.     

Property Analysis of Urban Road Travel Time

To estimate arterial link traffic condition based on probe vehicles, it is necessary to investigate the fluctuation characteristics of road travel time with traffic condition. On the basis of micro traffic simulation model, this paper analyzes the fluctuation of road travel time with traffic condition, and examines whether the mean travel time can reflect the variation of traffic conditions including free flow, congestion to traffic jam. As a conclusion, (1) mean link travel time can be used to identify free flow, congestion, and traffic jam; (2) mean link travel time divides congestion condition, but cannot subdivide free flow condition; (3) in the condition of congestion, travel time is distributed as a two-peak mode, and the average travel time is difficult to be estimated by small size sample.     

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。     

多信号交叉口干线行程时间特性分析

城市道路多信号交叉口影响下的行程时间分布及可靠性是交通流理论研究中的重要方向之一.本文基于灰色关联理论建立信号协调控制下的多信号交叉口行程时间影响因素模型.首先,对车牌识别数据进行预处理,得到路段和干线行程时间数据;然后,利用Burr分布和高斯混合模型对数据进行分布拟合,并进行拟合优度检验;最后,利用灰色关联法分析交叉...     

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在城市交通控制中,很多研究尝试为多个信号交叉口设计最优的协调控制方案,从而使得车队在通过多个交叉口时能够获得一系列连续的绿灯信号,无需停车、不间断地运行,这样可减少一些不必要的停车延误时间,而这种停车延误在现实中往往比较可观. 此类协调控制的主要目标之一是获取最大绿波带,通过调整各个交叉口之间的相位差以及各个交叉口本身的相序来实现. 目前在实际中得到应用的有关模型和方法大多是以混合整数规划为基础的一种线性最优化模型,最早由Little等人于1966年提出. 这种模型的基本局限性在于,对于面控系统,需要引入数量众多的复杂约束. 本文提出了一种新型简便的最优化方法,通过最大化可变绿波带实现对干线和网络各信号交叉口的最优协调控制. 从应用范围来看,该方法与混合整数规划方法的不同点在于规避了对实施协调控制的道路网络的封闭性要求,因而是一种全新的方法. 此外,本文还利用2个实例对该方法在交通信号协调控制中的有效性和实用性进行了验证.     

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.      

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。     

考虑行驶速度波动的进口单放绿波协调控制模型

考虑车队实际行驶速度在一定范围随机波动的特性,分析了满足车队队首车辆高速与队尾车辆低速行驶时均不受阻的约束条件,给出了相应的速度波动百分比计算公式,并以双向绿波带宽之和最大为一级目标,以速度波动百分比之和最大为二级目标,建立了一种绿波协调控制目标规划模型,并设计了序贯式算法及遗传算法求解该模型.算例分析结果表明,本文提出的模型能够较好地考虑行驶速度波动的特性,能够直接生成适于行驶速度波动的协调控制方案,能够使更多的车辆处在绿波带宽之内.     

考虑上下游通行能力匹配的干线禁左模型

已有针对禁左的研究大多从单交叉口交通设计的角度,考虑禁左后的左转交通流组织问题,如U-turn,连续流交叉口设计等,缺少干线整体层面的、针对干线禁左位置选择的研究.本文分别以干线整体通行能力最大、干线交叉口间通行能力匹配值最优为目标,以干线最佳禁左交叉口位置、周期时长、绿信比为决策变量,综合考虑禁左绕行范围、流量守恒、绿灯时间、饱和度、周期时长等约束条件,建立干线禁左的混合整数线性规划模型,并采用分支定界法进行求解.以济南纬二路6个连续交叉口为例进行实例验证,结果表明,对比实地模型与Synchro模型,本文模型能有效降低干线整体车均延误,提高干线整体通行能力,降低排队长度,并使交通流在干线上的分布更加均衡.     

多用户多方式混合交通均衡变分模型及求解算法

在城市混合交通路网中,出行者通常根据自己的出行偏好选择自己的交通方式和出行路径. 考虑城市道路中不同交通方式之间的相互影响,把出行者按照时间价值划分为多个用户类型,每类出行者可选择自驾车、出租车或公交车方式出行. 为解决这个多交通模式相互影响的混合交通均衡分配问题,从交通需求的角度出发,基于BPR公式构造了城市混合交通网络的路段旅行时间函数,建立了多用户多方式混合交通均衡变分不等式模型,并设计了基于对角化技术与MSA方法的混合求解算法. 算例结果表明,高时间价值类出行者倾向于选择自驾车或出租车出行,低时间价值类出行者倾向于选择公交车出行.     

城市道路交通信号控制的若干问题

针对我国城市道路交通信号控制中的灯色规定和一些常用信号正反两方面的影响因素等进行分析。首先提出我国现行交通法律法规对信号灯色规定的不足之处,然后对交通信号控制存在的基本问题进行重点研究。通过分析不同信号灯色（如机动车黄灯、红灯＋黄灯、绿闪、红闪,行人绿闪）及其他辅助设施（如倒计时信号）对交叉口交通安全和通行效率的影响,对信号灯色及倒计时信号设置提出方向性建议,并就道路交通安全法及其条例的补充、修订给出相应建议。最后,简要分析了信号控制领域应着重研究的若干理论和应用层面的问题,包括绿灯间隔时间、信号周期、转弯车辆控制策略、公交优先控制、自适应控制、干路协调控制等。     

“统筹整合”策略下的城市绿道系统规划——以北京市顺义区绿道系统规划为例

绿道建设是提升非机动交通环境质量的重要手段。顺义区绿道系统规划将绿道定位为"景观体系纽带、绿色交通主干、特色旅游线路"。针对"绿色交通主干"定位,对顺义区非机动交通环境现存问题进行调查分析,提出"统筹整合"的规划策略,包括用地统筹、整合设施、统筹设计三个方面。在规划策略的指导下采用线路适宜性评价的方法进行绿道线路规划,确定了由11条绿道线路构成的绿道系统,其中中央大街绿道、空港绿道、京密路绿道是以绿色交通为主要功能的绿道线路。绿道系统规划成为解决非机动交通系统连续性不足、衔接不畅、品质不佳等问题的创新尝试。     

基于微观仿真的路段行程时间预测方法

实时路段行程时间预测是动态交通分配中路径选择的关键技术之一,采用微观交通仿真手段和指数平滑方法估计路段行程时间,在路段行程时间估计模型中考虑了交叉口排队延误、信号控制延误和交叉口内转向行程时间,提出了基于灰色等维新息GM(1,1)模型的路段行程时间预测方法,根据路段行程时间的历史数据和实时采集数据,滚动预测未来的路段行程时间,通过实例应用证明了模型有很好的预测精度.