Revisiting the application of simultaneous perturbation stochastic approximation towards signal timing optimization

Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation (SPSA) has gained favor as an efficient optimization method for calibrating computationally intensive, “black box” traffic flow simulations. Few recent studies have investigated the efficiency of SPSA for traffic signal timing optimization. It is important for this to be investigated, because significant room for improvement exists in the area of signal optimization. Some signal timing methods and products perform optimization very quickly, but deliver mediocre solutions. Other methods and products deliver high-quality solutions, but at a very slow rate. When using commercialized desktop signal timing products, engineers are often forced to choose between speed and solution quality. Real-time adaptive control products, which must optimize timings within seconds on a cycle-by-cycle basis, have limited time to reach a high-quality solution. The existing literature indicates that SPSA provides the potential for upgrading both off-line and on-line solutions alike, by delivering high-quality solutions within seconds. This article describes an extensive set of optimization tests involving SPSA and genetic algorithms (GAs). The final results suggest that GA was slightly more efficient than SPSA. Moreover, the results suggest today's signal timing solutions could be improved significantly by incorporating GA, SPSA, and “playbooks” of preoptimized starting points. However, it may take another 5–10 years before our computers become fast enough to simultaneously optimize coordination settings (i.e., cycle length, phasing sequence, and offsets) at numerous intersections, using the most powerful heuristic methods, at speeds that are compatible with real-time adaptive solutions.     

IACS及其共同结构规范近况

国际船级社协会(IACS)现由12个会员船级社(ABS、BV、CCS、CRS、DNV·GL、IRS、KR、LR、NK、PRS、RINA和RS)组成。IACS的出版物包括共同结构规范(CSR)、统一要求(UR)、统一解释(UI)、程序要求(PR)和建议(Rec.)等。共同结构规范的最新版本为2018年1月1日发布的《散货船和油船共同结构规范》(生效日期为2018年7月1日)。统一要求是针对与船级社的特定规范要求和实践直接相关的或涉及的事项所通过的决定。《国际极地水域营运船舶规则》(极地规则)中引用了IACSURI"对极地船级的要求"。统一解释是针对在执行IMO公约或建议的要求中所产生问题而通过的决定。船舶检验分为两类——入级检验和法定检验,这两种检验催生了船舶规范和规则,规范与规则具有不同的发展历程。     

基于Excel-Mars2000-Isight平台的油船中横剖面结构尺寸优化

散货船和油船共同结构规范(CSR)规定了船体梁总纵强度、局部强度、屈曲强度、疲劳强度等要求。目前,对油船中横剖面结构尺寸优化的研究较多,但设计约束条件通常比较简单,较少考虑CSR中的多种约束条件和载荷,因此优化结果的实用性有待商榷。由于CSR规范条文较繁琐且不断更新,考虑利用船级社规范校核软件进行符合描述性要求的规范计算,在通用优化平台Isight中集成Mars2000软件,实现剖面尺寸自动优化。根据上述优化思路和流程,开发了基于Excel-Mars2000-Isight平台的油船中横剖面结构优化工具。     

逆向可变车道交叉口信号配时优化方法

为提升逆向可变车道交叉口通行效率,提出一种基于逆向可变车道交叉口信号配时优化方法.假设车辆到达服从泊松分布,基于逆向可变车道交叉口车流运行特征,构建了逆向可变车道交叉口通行能力和延误计算模型;以周期时长、主预信号控制、逆向可变车道长度及饱和度等为约束,交叉口通行能力最大和平均延误最小为目标,建立了交叉口信号配时双目标优化模型,采用模拟退火算法求解.选取南昌市某交叉口分析了其设置逆向可变车道后,在高、中、低流量及不同左转比例下的运行效果.结果表明,本文所提方法在不同流量下均能提高交叉口的通行能力并减少延误,且更适合高流量交叉口;当高流量交叉口左转比例大于 20%时,交叉口通行效率改善更加显著.     

路段行程时间估计的浮动车数据挖掘方法

基于浮动车数据, 提出一种信号配时信息缺失下的路段行程时间估计方法, 由交叉口范围动态划分、路段影响范围划分、浮动车数据提取与路段行程时间估计4个模块组成, 每个模块的实现均需借助于前一模块的输出。根据交叉口信号控制下的车辆行驶状态, 在交叉口范围动态划分与路段影响范围划分2个模块中, 利用密度法将单元路段划分为不同区域。根据路段行程时间估计原理, 利用浮动车数据提取模块过滤掉受信号控制影响较大的浮动车数据, 提取路段行程时间估计的目标数据。利用路段行程时间估计模块挖掘历史浮动车数据, 根据浮动车目标数据点存在区域的不同, 将浮动车数据分为3类, 并对不同类型数据采取相应的断面通过时刻估计方法, 建立基于不同数据条件下的行程时间估计模型。利用VISSIM软件对路段行程时间估计方法进行仿真验证, 并与直接法和间接法进行对比分析。分析结果表明: 对于粗粒度浮动车数据, 路段行程时间估计方法的平均绝对误差和平均相对误差分别为12 s和8.67%, 优于传统的直接法与间接法。     

世贸规则与我国运输业及交通投融资政策

在过去的20年，我国交通基础设施建设取得了重大成绩，这主要得益于我国积极的交通基础设施投融资政策.入世之后，我国仍将大力发展交通运输业，如何拓宽融资渠道加大交通建设投资是投融资政策制定的核心.本文试图通过回顾我国政府对世贸组织作出的承诺，分析世贸规则对我国投融资政策的影响，探索我国交通领域投融资政策取向.     

CNG/柴油双燃料发动机燃烧特性研究

基于某高压共轨柴油机进行CNG/柴油双燃料发动机的燃烧特性研究。在不同工况下通过改变引燃柴油的喷射参数及空燃比改变燃烧特性,对发动机燃烧压力进行实时测量,对比分析双燃料发动机与柴油机的燃烧差异及引燃油量、引燃时刻和空燃比对双燃料发动机燃烧的影响。基于试验得出双燃料发动机的放热率、起燃时刻及燃烧持续期等特征,从而给出双燃料发动机性能提升建议。     

氢发动机电控喷氢控制策略的研究

在分析喷氢正时和喷氢量对氢发动机工作性能影响的基础上,提出了根据发动机运行工况实时调节和修正喷氢参数的优化控制策略,并基于Pareto秩与决策偏好相结合的全自动标定算法,进行了喷氢提前角和喷氢脉宽电控系统的设计。结果表明,随工况变化动态寻优的优化算法,能实现氢发动机动力性、经济性与排放性等综合性能达到优化的目标。     

两交叉口间主动式公交信号优先协调控制配时优化方法

设计了8种不同控制思路下的决策方案,并在每种决策方案下,综合考虑社会车流绿波带和公交车流绿波带,分析上游交叉口到达下游交叉口的时刻对绿波带的影响情况,建立了基于绿波带宽度的优化目标。以社会车流和公交车流能够获得的绿波带宽度之和最优为原则,确定出8种决策中的最佳决策,并对控制算法进行了验证。提出的信号配时优化方法不仅可以同时满足社会车流和公交车流需求,还可以实现绿波带最大化。     

IACS散货船和油船共同结构规范及其影响分析

针对国际船级社将要出台的船舶“共同结构规范”（CSR），对其出台背景、关键内容要点以及对船舶工业和航运业的影响进行了分析，共同结构规范对船舶工业和航运界都将带来深远的影响。