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。     

基于时空数据的信号交叉口实时排队长度测算

为提高信号交叉口实时排队长度估计精度,判断交叉口实时交通状态,作为交叉口实时信号控制基础。以过饱和交叉口为例,利用磁频检测法,应用车辆到达离散模型及交通波理论研究车辆排队演化过程,实时计算有无专用转向相位两种情况下车辆排队长度,并通过VISSIM和MATLAB仿真软件,验证算法的精度及实用性。结果表明,算法对于工程实用性较强,排队长度实时计算误差在工程应用可接受范围内,左转相位实时排队长度模型相比直行相位排队长度模型而言精度更高。     

城市主干道短距离交叉口信号优化控制

城市主干道短距离交叉口受进口道长度的限制,交通流量较大,极易发生排队溢出,影响上游路口的车辆通行。为解决该问题,本研究先从交通流运行和交通波传播的角度,分析短距离进口道内车辆的到达-排队-驶离过程,提出滞留排队的概念,得到最长排队长度和滞留排队长度的计算公式。再据此和车辆到达驶离图得到短距离进口道单位周期延误的计算方法,修正交叉口车均延误公式。然后,以交叉口车均延误最小化为目标,以短距离车道的最长排队长度不得超过路段长度和禁止车辆二次排队为约束条件,建立短距离交叉口信号控制的优化模型,并运用遗传算法对其进行求解。最后,以长沙市的芙蓉路-城南路交叉口为例,利用Vissim 4.3软件进行信号优化前后的仿真验证。研究结果表明:与优化前的信号控制方案相比,优化后的信号控制方案的短距离进口道平均排队长度降低了36.9%,最长排队长度减少了42.3%,交叉口车均停车次数减少了21.2%,通过车辆数增加了19.8%,车均延误减少了25.8%,这些结果均说明该方案能有效地防止短距离进口道的排队溢出,大幅提高短距离交叉口的通行能力与运行效率。     

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。     

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.      

基于轨迹数据的过饱和信号路口排队长度分析

针对交通过饱和情况，利用网联车轨迹数据提供的车辆到达和停车位置等信息，提出一种基于交通冲击波的周期初始队列长度和最大排队长度的估计方法。基于网联车车辆轨迹确定车辆到达时刻、排队时刻、启动时刻及驶离时刻4个临界点的时空数据，并根据时空信息建立到达率估计模型，运用冲击波理论对每个周期初始队列长度及最大排队长度进行估计，应用微观交通仿真软件SUMO对模型进行仿真验证。实验结果表明：在网联车渗透率不低于20%的情况下，当v/c=1.0(v为实际交通流量，c为道路通行能力)时，初始队列长度MAE值小于6.5 m,MAPE值小于10%，最大排队长度的MAE值小于16.0 m,MAPE值小于11%，说明基于车辆轨迹的交叉口排队长度估计模型能够较为有效地估计过饱和交叉口的最大排队长度和初始队列长度。     

基于信号控制的左转车道等候段长度研究

左转弯专用车道等候段的设计能够明显改变交叉口的运行效率,但目前国内外的设计规范以及现有研究文献并未建立通用的等候段长度计算模型,这会导致实际的设计可能不合理或存在危险性。基于车辆到达分布情况和排队论方法,分析不同情况下左转专用车道的最不利条件,确定在保护相位和许可相位下左转弯车道等候段长度计算模型,并利用C语言将计算模型程序化,便于设计人员使用。最后以北京某交叉口为例,利用VISSIM仿真验证新建模型的合理性,结果表明相比于设计规范和已有研究模型,该模型能够有效地减少在交叉口排队车辆的延误时间,提高交叉口的运行效率。因此该左转弯专用车道等候段长度计算模型可以有效地应用于实际交叉口左转弯专用车道的设计中。     

基于排队状态的单点交叉口动态信号配时算法

以绿灯末尾排队状态为目标,研究了二相位控制单点交叉口的动态信号配时。根据排队形成和消散过程建立了排队模型,分析了信号周期、绿信比和到达率对排队状态的影响。以两相位排队均处在弱欠饱和状态为控制目标,提出了随到达率变化的简便信号配时算法,根据总流量比计算信号周期,根据较大的流量比调节主相位绿信比。仿真结果表明:信号周期缓慢地同向改变两相排队状态,绿信比反向改变两相排队状态,到达率仅改变相应相位的排队状态。当交叉口饱和流率为0.50 pcu·s-1,黄灯和绿灯前损时间为4 s,到达率在0.10～0.26 pcu·s-1之间变化时,两相排队始终都在弱欠饱和状态,说明配时算法是有效的。     

考虑上游交叉口信号设计的排队长度计算

排队长度是拥挤道路或短距离交叉口交通设计或信号控制重点考虑的交通评价指标之一.针对传统排队长度计算仅考虑单个交叉口交通运行参数的不足,构建了综合考虑上下游交叉口交通运行参数的排队长度计算模型.该模型以交通波理论为基础,综合考虑了上下游交叉口的信号设计、转向流量、路段长度,以及相位差等因素,通过各相位最大排队长度状态点的时空演化计算,得到了交叉口最大排队长度计算方法.经VISSIM和SYNCHRO等交通软件的对比分析表明,模型具有较高的计算精度,可定量分析上下游交叉口各交通要素对排队长度的影响,适用于关联交叉口的交通设计优化或拥挤路段的实时信号控制.     

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目前大多数信控交叉口交通延误模型仅对一个进口进行分析,本文提出了交叉口各进口在同一个信号周期内的期望交通延误分析方法.针对交叉口各进口同时处于非饱和交通状况,推导建立了能够体现交叉口延误与信控参数、车辆到达率、车辆排队长度等参数之间动态关系的微观延误模型.将其应用于长沙市解放西路与建湘路信控交叉口的延误计算,并与点样本法、HCM2000法的计算结果比较,表明本模型在信控交叉口延误计算分析中具有较好的精确度和适用性.