进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制数解算法

针对进口单独放行的信号相位设计方式,遵循绿波带宽度最大化设计理念,利用干道协调控制中的时距分析方法,给出了进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制数解算法。通过优化选取各交叉口的信号相序组合,确定干道交叉口的最佳公共信号周期与相位差取值,计算不同干道行驶方向的绿波带宽度。分析结果表明:与进口对称放行方式下的数解算法相比,进口单独放行方式下的数解算法能使理想交叉口间距取值具有更大的选取空间,更适合于对交叉口间距不齐的多个干道交叉口进行绿波协调控制;进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制方法能够获得较好的控制效果,特别是对于交叉口间距参差不齐的干道交通条件同样具有较强的适应性。     

绿灯终点型双向绿波协调控制数解算法

根据绿灯终点型绿波带设计需求，在绿灯中心点型双向绿波协调设计数解算法的基础上，建立一种绿灯终点型双向绿波协调控制数解算法。首先，针对上游交叉口协调相位绿灯时间短于、长于下游交叉口协调相位绿灯时间的2种情形，利用车辆行驶轨迹图对比分析绿灯终点型绿波协调控制方法的优势；然后，推导出理想交叉口间距的计算公式，分析中间交叉口的相位差调整方法，并给出中间交叉口偏移绿信比的计算公式，实现干道公共信号周期、交叉口相位相序以及相位差的组合优化，完成面向绿灯终点的双向绿波协调控制设计；最后，通过算例分析对比绿灯起点型、绿灯中心点型和绿灯终点型3种绿波带设计方案，仿真验证不同双向绿波带设计方案的协调控制效益。研究结果表明：在协调方向绿灯尾时仍有车辆通过交叉口的场景下，尽管绿灯起点型、绿灯中心点型和绿灯终点型3种绿波带设计方案的绿波带宽度相等，但在减少整个受协调车队延误时间方面，绿灯终点型双向绿波带设计方案的协调控制效益最为突出，与绿灯起点型和绿灯中心点型方案相比，绿灯终点型方案使协调车队的双向平均延误时间分别减少了44.5%与15.9%；绿灯终点型绿波带设计方法能够保证队尾车辆顺利通过下游交叉口，在提高协调车队整体服务水平方面具有重要作用。     

非对称相位相序方式下的双向绿波协调控制图解法的优化

为缓解交通拥堵,减少车辆在交叉口的延误,利用干道双向绿波协调控制中的时间-距离分析图,找出制约双向通过带带宽的瓶颈交叉口,经过对主干道交叉口相位差和相位相序的改善,对经典的双向绿波图解法进行优化。算例分析表明,相比于经典的双向绿波图解法,优化后的双向绿波协调控制图解法能确保干道协调控制系统获得更大的绿波带宽,绿波协调控制效果得到了有效提升,两个方向的带宽分别增加了56%和33%,可以有效地改善交通流的运行状态,且图解法简单直观、方便应用,有利于工程应用。     

城市干道的多时段协调控制优化

为提高城市干道协调控制的稳定性和效益费用比,将其与多时段控制有机结合,形成符合我国国情的高效控制策略,首先基于干道交叉口关联度模型确定了协调控制的边界范围,进而对需要进行协调的各交叉口历史交通流量进行了混合聚类分析,得到了相应的多时段控制方案。在此基础上,以干道带宽最大和沿线交叉口车均延误最小为目标,建立了干道多时段协调控制的优化模型,并采用多目标粒子群算法对其进行求解,确定了干道协调控制下各交叉口多时段控制方案的最佳切换时刻。仿真结果表明:本研究的控制模型与现状控制方案、交叉口混合聚类模型相比,沿线交叉口车均延误分别降低12.63%和2.45%,干道多时段的总方案带宽分别增加0.98%和23.51%,且方案切换对交通流造成的扰动的可能性降到了最小。     

进口单独放行的改进绿波数解法

基于最大绿波带的设计理念,利用干道协调控制中的时距分析方法,建立了一种改进的进口单独放行方式下干道双向绿波协调控制数解法。这一算法能够解决干道中存在双周期、三周期交叉口的问题,使得多周期交叉口存在下依然可以进行双向绿波协调控制,扩大了进口单独放行方式下干道双向绿波协调控制数解法的适用范围。最后给出了算例分析,运用微观仿真软件Vissim对通过算法得到的控制方案进行模拟,仿真结果表明这一方法能够显著的改善延误和停车次数。     

两相位协调控制交叉口延误计算

延误是判断信号配时是否最优以及评价城市交叉口拥挤状况的重要指标之一。和多数文献只是研究孤立交叉口的延误计算不同,主要研究两相位协调控制交叉口,该交叉口由主、次干道相交而成,主干道处于协调控制,进口车流分为未饱和与过饱和2种状态;次干道进口车流只考虑未饱和状态,在此基础上分别对交叉口各进口道在一个周期内的延误计算公式进行推导和分析,并用具体的算例说明了公式的应用。不仅为协调控制交叉口拥挤状态的判别提供了依据,同时也对不同类型交叉口的延误计算给予了有益的补充。     

考虑关键路径序列的干道绿波协调控制方法

传统的干道协调控制通常以协调流向的通行效率最大为优化目标, 然而在实际交通流量波动环境中, 某些非协调流向的流量在局部时段可能与协调流向相当甚至高于协调流向, 从而影响干道运行的总体效率。为了解决该问题, 研究了1种考虑关键路径序列的干道绿波协调控制方法。利用路径流量分担率和行程时间指数计算各车辆行驶路径的重要度, 并采用系统聚类算法识别干道上车辆行驶的关键路径。在此基础上构建了考虑关键路径序列的干道绿波协调控制模型: 考虑了各关键路径信号相位之间的协调关系, 设置了含0-1变量的信号相位矩阵, 并构建模型的基础约束条件; 设置了无效带宽存在性判断变量和最小重要度判断变量, 构建了考虑路径重要度的绿波带宽分配策略, 确保绿波带宽优先分配给重要度大的关键路径; 以关键路径序列加权绿波带宽总和最大为优化目标, 构建了模型的目标函数。利用VISSIM仿真软件搭建仿真环境, 以武汉市中山路4处交叉口组成的干道路段为例进行仿真验证。实验结果表明: 相比于传统的干道绿波协调控制方法和干道多路径绿波协调控制方法, 考虑关键路径序列的干道绿波协调控制方法使得干道平均延误分别减少了12.1%和4.8%, 平均排队长度分别减少了13.6%和7.6%, 平均停车次数分别下降了16.5%和9.7%;各关键路径的车辆平均行程时间与自身重要度大小严格成反比, 避免了绿波带宽的浪费。      

进口混合放行下的城市干道信号双向绿波协调方法研究

考虑不同交叉口平面几何特点与交通流运行特性及所选信号相位的差异性,提出一种混合放行方式下的干道交叉口群双向绿波协调控制模型,使各交叉口信号不受放行方式的制约,在获得协调方向最大绿波带宽的条件下,兼顾不同方向实际带宽需求,避免了对称放行模型MULTIBAND (MAXBAND)中兼顾双向绿波带等宽而造成某一方向富余绿波的舍弃或浪费.相比进口单独放行方式下的双向绿波协调控制方法,具有更高的科学合理性和广泛适应性.以深圳市横坪路-中山大道-深汕路干道为例,通过VISSIM仿真评价结果表明,该模型改善效果更为显著.     

基于Synchro的绿波协调控制仿真研究

在现有道路交通条件下,实现干道上信号协调控制能有效提高主干道的通行能力。分析了城市道路交叉口的平均延误时间、道路通行能力和信号配时的数学模型和计算方法。以某城市主干道为例,在对某条主干道11个主要信控交叉口进行了大量交通量调研的基础上,选取了有代表性的三个交叉口作为协调控制交叉口。根据该道路的几何结构特征,在调查实际数据的基础上,提出"分时段分方向、设置半周期时长"的干道信号协调控制方法,应用Synchro仿真软件建立基于原控制参数的干道信号协调控制系统;同时,在应用Synchro优化各个独立交叉口信号控制参数的基础上,建立了基于优化控制参数的信号协调控制系统。     

基于车速与信号协同优化的区域绿波协调控制模型

针对车路协同环境下的区域绿波协调控制问题，根据自动驾驶车辆车速可控的特点，提出利用绿波车速与信号配时的协同优化方法，建立一种区域绿波协调控制模型。模型在信号配时与相位相序优化的基础上，增加对路段绿波车速的优化，为车路协同环境下的自动驾驶车辆提供路段车速引导方案；通过扩大优化模型的可行解空间，以解决区域协调中相位差的设计问题；选取绿波带宽折减率与通行速度折减率的加权量作为模型评价指标，使得设计方案能够实现绿波带宽与通行速度的综合最优。算例结果分析表明：模型可以根据不同的绿波带宽权重系数，求解相应的绿波带宽与通行速度综合最优协调控制方案，其中绿波带宽最优方案的路网绿波带宽占比均值能够达到95%，明显优于TRANSYT模型的绿波协调优化效果。VISSIM仿真结果显示，与TRANSYT优化方案相比，所提模型方案能够减少干道平均停车次数39%，缩短交叉口平均延误时间10%，使区域交叉口的通行效率得到进一步提升。     

非对称放行方式下的干道双向绿波协调控制

通过对对称放行和非对称放行两种方式下的双向绿波设计进行比较,针对非对称放行方式的特点,根据绿波协调控制需求,进行独特的搭接相位设计,并在相位差的计算过程中考虑各路段行驶车速和红灯排队车辆的影响.在此基础上,提出了一种新的干道绿波协调控制实用设计方案,并通过其在昆明市滇池路上的应用验证了其准确性与有效性.     

干线协调控制中公共周期优化方法研究

现有线控公共周期确定取决于关键交叉口交通状态，其目的是满足交通状态最差的交叉口不会产生过饱和现象，但未考虑对实际线控效果影响且可能增大其他交叉口延误。文章分析了周期调整对延误和通行能力产生的影响，确定了干线协调下公共周期的调整区间。在此区间内以交叉口实际间距与理想间距偏差为优化目标，采用优选出的鲁棒简面体爬山法优化目标函数实现绿波带最宽。实证表明所提出的优化方法得到的绿波带和平均延误好于数解法，且对通行能力影响很小。     

Dynamic Bandwidth Analysis for Coordinated Arterial Streets

A commonly used strategy for improving mobility along signalized arterials is to coordinate neighboring intersections to minimize vehicle stops by maximizing the duration of green bands, otherwise known as arterial bandwidth. Signal coordination has been researched, developed, and refined for five decades. In lieu of traditional methods that are based on the analysis of programmed green times (which assume all phases operate at their maximum settings), a dynamic bandwidth analysis method is presented that reproduces actual dynamic bandwidth durations using closed loop signal data. The analysis is intended to help assess the performance of semi-actuated coordinated signal systems on arterial streets. In addition, the study highlights the arterial progression benefits that result from changing coordinated intersection offsets based on optimizing the dynamic, rather than the programmed, bandwidths. Detailed analysis at three arterial sites revealed that coordinated green phase time distributions are complex and multimodal and cannot be represented by a single-valued statistic. Dynamic bandwidth analysis confirmed that programmed green bandwidth consistently underestimates the size of the actual dynamic bandwidth, and exhaustive search results highlighted the potential for further improvements in coordination. Future research will include field and simulation comparative studies and the development of efficient methods for dynamic bandwidth optimization.     

约束可松弛的网络绿波模型

为解决区域交通信号协调控制领域中常规网络绿波模型可行域窄或无解的问题,提出了约束可松弛的网络绿波模型。应用混合整数线性规划方法构建模型,以所有路段双向绿波带宽加权和最大为优化目标,利用约束松弛方法,将干线约束和网络外圈闭环约束转变为可松弛的不等式约束。模型针对每条路段引入了0~1二元变量,表示路段的绿波是否被打断。通过模型求解,获得网络中必要的松弛路段,并打断相应的路段绿波,去除外圈闭环约束,以扩大可行域并找到最优解。算例对不同控制方案下提出的模型和其他绿波模型的绿波优化结果进行比较分析。算例显示,当网络各个交叉口采用同一化控制方案时,易于在不打断任何路段绿波的条件下找到最优解。此时,所提出的模型的解和常规网络绿波模型的解等价。当网络各交叉口采取差异化控制方案时,常规网络绿波模型无可行解,Gartner网络绿波模型仅获得非最优的可行解,而所提出的模型能够获得全局最优解。算例中只有1条路段的绿波被打断,而网络的其他路段均获得有效绿波带,且任意相交的干线绿波能够合理协调。算例优化结果表明：所提出的模型优于常规网络绿波模型和Gartner网络绿波模型,更适合复杂的城市交通网络信号优化设计。     

面向协调路径集与双环结构的区域绿波控制模型

考虑到区域内交叉口之间的方向性协调控制需求，以协调路径集作为区域绿波控制对象，针对双环相位结构建立一种区域绿波协调控制模型。通过对协调路径链、协调路径进行特征表述，结合协调路径的相交情况，分析在进行区域绿波协调控制设计时，不同类型的交叉口协调相位时间基点约束条件；在初选协调路径集的基础上，通过分析公共信号周期、相位时间、相位结构、相位差等优化变量之间的约束条件，以所有满足协调控制设计的协调路径总流量最大为优化目标，建立面向协调路径集与双环结构的区域绿波控制模型，实现对区域绿波协调控制参数的综合优化。模型通过引入协调路径决策变量以及设置交叉口协调相位基点最大允许偏移时间，保证通过区域协调路径集再优选后，纳入最终协调路径集的各协调路径上下游交叉口的协调相位基点受到最大允许偏移时间约束，以获得理想的绿波协调控制效果。算例仿真试验结果表明：与Synchro软件的单点优化和区域协调信号配时设计方案相比，所提模型方案的协调路径集平均延误时间分别减少了35.5%和18.1%，平均停车次数分别减少了74.1%和63.8%，所提模型方案的整个路网平均停车次数分别减少了38.9%和25.1%，可见所提模型能够最大限度地保证区域内协调路径集的绿波协调控制效果，在减少区域停车次数方面效果显著。