基于元胞自动机仿真的可变车道控制技术

为了解决左转交通流波动较大引起的交通拥堵,并进一步提交叉口的通行能力,通过对此类交叉口交通特性、服务水平和其他交通特性进行分析,提出了一种基于一维元胞自动机模型的可变车道控制技术。依据交叉口条件确定可变车道参数,利用左转和直行的交通流量确定可变车道触发条件及相应的信号配时方案,并通过信号控制可变车道属性的变化,由Matlab建立交叉口可变车道模型。仿真结果表明:动态可变车道控制技术的使用可将左转方向最大排队长度降低37.5%,交叉口各方向总排队车辆数降低39.9%;进而减少因左转车流波动引起的交通延误,提高交叉口的通行能力。     

道路交叉口“借道左转”的优化控制

城市道路交叉口中有一些道路交叉口车道有限,左转车流量又很大,左转车辆排队很长,导致道路交叉口车辆通行效率低,延误增加。通过分析一些特殊的道路交叉口交通流特性和道路交叉口几何特点,考虑采用"借道左转"技术,通过对道路交叉口进行进一步静态渠划、标志设置、交通信号诱导控制,开辟一条临时专用左转车道,提高左转交通流量。在城市道路资源固定的前提下,采用"借道左转"的优化控制,能够实现在不同时间段内对道路资源的最大利用,大大提高左转车辆通行能力,有效缓解交通拥堵,"借道左转"优化控制已经应用到许多城市的道路交叉口,通行效果非常显著。     

基于熵值法的左转可逆交叉口配时优化方法

为提升左转可逆车道交叉口通行效率,提出一种基于熵值法的左转可逆车道交叉口配时优化模型。从交叉口道路条件和相位条件两方面对左转可逆车道设置进行分析,以交叉口通行能力和车均延误为优化目标,调整交叉口信号配时方案,运用熵值法构建设置可逆车道交叉口配时优化模型选取最优解。以青岛市典型交叉口为例,用该优化模型对交叉口设置左转可逆车道后的配时方案进行优化设计,并与现状配时方案和未优化配时方案进行对比。结果表明,早、晚高峰交叉口通行能力分别提高了3.2%和19.4%,车均延误分别降低17.6%和14.7%,优化方案有效提高了交叉口通行效率。     

借BRT车道掉头的交叉口渠化与信号控制优化

针对城市快速公交(BRT)时空优先权引发的交叉口拥堵问题,以太原市平阳路与学府街交叉口为例,通过交通调查分析交叉口存在的问题,运用"借BRT车道掉头"的方法对该交叉口的渠化和信号控制方案重新设计,用Vissim交通仿真软件对原方案和设计方案进行对比分析。得出优化后北进口道左转车辆的车均延误与车均停车时间分别下降了15.2 s、13.2 s,掉头车辆的车均延误与车均停车时间分别下降了9.6 s、10.8 s,左转与掉头的平均排队长度降低42%.结果表明:文章所给"借道掉头"设计方法能缓解BRT与其他车辆在平交口的冲突,提高交叉口通行效率。     

信号交叉口左弯待转区对左转车道通行能力的影响

左弯待转区的设置可提高信号交叉口左转车道的通行能力。以实际的左弯待转区左转车道车流调查数据及无左弯待转区左转车道的通行能力计算公式为基础,通过提取左弯待转区左转车道排队车辆从起步到驶离交叉口的加速度、速度及位移特征规律,建立了左弯待转区左转车道实际通行能力的计算方法,并进行了实例验证计算。研究结果表明:左转相位绿灯亮起后,静止时排队的车辆逐次起步,车辆加速度随时间呈起伏式线性变化;左弯待转区可较显著地提高左转车道的实际通行能力,所提高比例与左转相位配时及左弯待转区长度有关;所调查的信号交叉口左弯待转区的设置提高了左转车道通行能力10%~20%。     

考虑绿波控制的双相位移位左转交叉口效用分析

针对移位左转交叉口的交通冲突问题,提出了一种移位左转交叉口渠化模型.综合分析路段交叉口预信号与主交叉口信号之间的复杂关系,基于绿波控制理论,以车均延误最小为目标函数,构建了基于绿波控制的移位左转交叉口信号控制优化模型,利用Lingo软件进行求解.基于VISSIM仿真,分别从交叉口饱和度、左转交通量、直行交通量3个方面对该方案的适用性进行分析,同时利用武汉市中山路与民主路交叉口的数据验证该方案的效果.研究结果表明:当交叉口饱和度大于0.8时,该方案的改善效果显著;优化后的移位左转交叉口总车均延误和左转车均延误较优化前下降了7.6％和48.2％,验证了优化方案的有效性;当左转交通量占交叉口总交通量比重较大时,采用优化后的信号控制方案,交叉口总车均延误的降低效果更加显著.     

城市交通信号灯的配时优化

研究了城市相邻两交叉口信号配时问题.先以单交叉口为研究对象,选择道路通行能力和平均延误时间作为评价指标,构造多目标联合优化函数对平均延误时间进行修正,建立最优信号配时模型.再确定A,B交叉口的相对位置,引入平均延误时间,结合两交叉口各现行参数,得出左转、直右转车道的实际饱和流率.运用遗传算法进行优化,得出最优配时方案.仿真模型检验结果表明,该方案对缓解交通压力的效果显著.     

设置移位左转的纵列式信号交叉口设计及优化

为减少交叉口处左转与直行、右转车辆间的冲突,进一步提升交叉口的通行能力,在常规纵列式交叉口的基础上,提出设置移位左转的纵列式交叉口设计。通过将左转车道移位设置以减少左转与其他方向车辆间的冲突,并优化预信号设置、重新组织交通流线,达到提高进口车道利用率的目的。在此基础上,针对设置移位左转的纵列式交叉口,提出了车道标志及渠化、移位左转车道长度、整理区长度、信号配时方案一体化确定及优化模型,给出了模型的线性化转化与求解算法,设计了4种交通情景以验证其在不同情况下的通行能力改善情况。基于敏感性分析,比较了设置移位左转的纵列式交叉口与常规交叉口、纵列式交叉口在不同左转比例下的表现差异。研究结果表明:设置移位左转的纵列式交叉口可显著提升交叉口的通行能力,相比常规交叉口和纵列式交叉口,设置移位左转后交叉口的通行能力分别提升60%～80%、1%～31%;设置移位左转的纵列式交叉口使用有一定的条件,其更适合左转比例较小的情况,而当交叉口左转比例较高时,常规纵列式交叉口表现更优;此外,在交叉口长期不饱和的情况下,设置移位左转的纵列式交叉口对通行能力提升没有意义,且此时移位的左转设置还会引发额外的延误,并可能引起一定的安全问题。     

无信号交叉口左转车道设置依据研究

以交叉口运行效率为目标,运用概率论、排队论和交通流理论对无信号交叉口左转车道的设置依据进行研究.假设车流到达率服从泊松分布,根据左转与直行车辆的相互作用过程和运行特性,推导了无信号交叉口左转车道设置的左转交通量阈值表达式,并讨论了模型中的参数:受左转影响的直行车停车概率的限值、左转穿越对向车流的临界间隙和进口道车道数.对典型情况进行模拟计算,绘制了左转车道设置的准则图表.对计算结果分析得出了无信号交叉口设置左转车道左转交通量的变化规律.研究成果为左转车道的设置提供了定量化的依据.     

VISSIM下环交的信号控制仿真和配时优化设计

交通量的迅猛增长导致传统的城市道路环形交叉口易发生拥堵,其主要成因为无信号控制下,车辆无序争先通过交织段,冲突车流导致排队长度增加,延误增大。故本文就环形交叉口信号控制问题,采用双重信号左转两步控制策略,对四向环形交叉口的车辆运行状态评价指标的选用进行了分析。根据十字交叉口的四相位控制规则,可将环形交叉口的相位方案改进成两相位双向左转,并协调配置信号控制机。以赣州市南门广场环形交叉口为实例,运用VISSIM微观仿真软件实现了不均衡流量布局下,设置相应让行规则和信号配时参数后的动态仿真。评价结果表明,非过饱和情况下不对称控制方案具有一定优势,使得车辆可以连续快速通过相邻环道信号灯,有效地利用交叉口的时空资源,改善了长期拥堵局面。     

保护相位下左转车道存储段长度计算

以左转交通量、周期长度、左转绿灯时间为变量,运用排队论和概率论,从满足左转排队车辆停放需求的角度,对信号交叉口进口道设置为左转保护相位且仅有1条左转专用车道时的左转车道存储段长度展开研究.基于M/M/1排队系统,建立了保护相位下单条左转车道存储段长度计算的理论模型.在此基础上,讨论了模型的适用条件和实用性,分析了存储段长度随饱和度、左转交通量的变化规律,综合考虑空间几何条件、服务质量、经济性能,指出排队车辆数不宜超过20辆,当置信概率为95%时,实用饱和度区间为[0,0.8].讨论了置信概率、设计交通量及单位车辆停放长度等参数的取值方法.对典型情况计算、分析,提出极限交通量和极限排队长度、临界交通量和临界排队长度2组便于工程应用的概念,并绘制图表.制定了应用图表确定存储段长度的流程.该研究为交叉口采用左转保护相位且进口道仅设置1条左转车道的存储段长度确定提供了依据,修订后,也可以用于直行及右转车流排队长度和车道长度的计算.     

双向四车道左转信号交叉口交通特性分析

对双向四车道信号交叉口,讨论了允可型左转和保护型左转的交通特性,重点分析了车头时距为爱尔朗分布、车辆泊松到达的情形下,允可型左转的车道的通行能力、运行质量等参数,如流量、延时、排队长度等,同时对保护型左转的交通特征及参数进行研究.文章的结果对双向四车道信号交叉口的渠化和信号控制设计以及对不同场景、不同交通需求、选择不同的左转类型,有一定的理论价值和参考意义.     

基于车均延误的预信号交叉口信号配时优化

为了缓解交叉口的过饱和问题,提出一种面向机动车流的交叉口预信号控制方法.即在给定的交叉口渠化以及相位相序方案下,建立主信号和预信号处机动车的延误计算模型;以交叉口车辆平均延误最小为目标,以信号配时参数和待行区长度为自变量,构建预信号交叉口的配时方案优化模型;并采用可行方向法对这两个模型进行求解.最后以典型的十字交叉口为例对所提出的方法进行验证.结果表明:当交叉口处于饱和或过饱和状态时,与传统信号控制方法相比,预信号控制方法降低车辆延误可以达到60%.     

相邻交叉口短车道长度与配时参数协同优化

针对相邻交叉口在共有连线上均渠化左转短车道的现况,研究其时空资源的最优配置.通过分析短车道对进口道饱和流率的影响,建立以交叉口通行能力最大化与车均延误最小化为目标函数、以短车道长度和相位有效绿灯时间为决策变量的多目标优化模型.以大连市两相邻交叉口为例,通过Matlab软件对优化模型进行编程求解,进而利用VISSIM软件对现有方案和优化方案分别进行仿真试验.结果显示,优化方案虽然使每个交叉口通行能力减小,但是也使每个交叉口车均延误、饱和度和平均排队长度减少.此外,优化方案使每个交叉口通行能力与车均延误之比增大,使单位时间内通过两个交叉口的总车辆数增加.研究成果表明,交通组织与信号控制的协同优化设计可以实现交叉口群的时空资源的最优配置.     

交叉口动态车道功能与信号控制协同问题研究

基于信号控制交叉口时空关系分析,综合运用交通流理论和信号控制技术,建立了动态车道功能与信号相位组合模型,用Visual Basic语言编制程序对该模型求解.为验证模型的有效性,应用该模型对实际案例进行了优化,并通过交通仿真软件VISSIM分别对优化前后的方案进行了仿真对比分析.仿真结果表明:交叉口动态车道功能与信号控制存在协同作用,与仅改善车道功能或信号控制相比,实现两者的协同能有效提高交叉口时空资源的利用率,使关键状态参量如延误与排队长度显著降低.     

十字交叉口信号配时的自动机建模与分析

应用周期线性微分自动机(CLDA)理论研究十字交叉口的信号配时问题. 建立十字交叉口排队的一类特殊形式的CLDA模型——切换服务系统. 在假定车辆到达率和驶离率满足某种条件的情况下,基于模型证明了在定相序情况下按照车辆排空后切换信号的配时策略能使车辆排队长度全局周期稳定,给出了信号配时周期的计算公式及周期的最佳设置范围. 以北京市海淀区会议中心处的十字交叉口为例,针对高峰时段的车辆到达率和驶离率变化情况,利用所得结果对该交叉口进行分时段信号配时,通过Matlab仿真,验证了结论的正确性及有效性.     

单双向交通组织衔接交叉口段的可变车道利用

基于交叉口附近车道交通流不对称的状况,分析可变车道的设置方法,提出可变标志板延后起亮和提前关闭时刻的计算方法,并采用2次排队长度、通行能力、延误等指标,综合评估可变车道的利用效用.以上海东方路浦三路为例,调查了早高峰时期交通需求和存在的问题,提出浦三路南段西侧车道利用可变车道的可行性,研究了可变车道设计、相位相序及配时策略、可变标志板的启动和停止与主信号关系.对提出的方案进行评估的结果表明,利用可变车道可以提高单双向交通组织衔接交叉口的通行能力,减少2次排队,降低延误约30%.     

信号控制下路段交通承载能力计算及交叉口配时优化模型

为了能够对信号控制下的路段交通承载能力进行准确分析计算,综合考虑路段空间属性、路段排队长度、驶入驶出流量以及交通控制方案等因素,给出了道路及路段与信号交叉口的交通承载能力定义,推导了最长承载时间与最大承载车辆总数的计算方法,建立了信号交叉口的交通承载能力优化模型,并搭建了基于VISSIM与PYTHON的实时交互仿真实验平台.针对算例中信号交叉口流量不变与流量动态变化2种情形进行了计算仿真.结果表明,与现有的等饱和度配时方法相比,该优化模型2种情形的最长承载时间分别增加了约23.0％和55.1％,且仿真结果与计算值的最大偏差在12.4％以内,验证了优化模型的有效性,实现了通过延长最长承载时间降低过饱和交叉口上游发生排队溢流的风险.     

基于卡尔曼滤波理论的实时交通信号控制研究

针对城市交通信号灯单独控制,以及信号配时固定等问题,提出一种基于卡尔曼滤波理论的实时交通信号控制方法。该方法利用卡尔曼滤波理论,对通过道路交叉口下阶段交通流量进行预测,并更新交通信号配时。通过对交叉口高峰小时交通流量实时调研,采用卡尔曼滤波理论预测交通流量后,对信号配时进行实时优化,并采用VISSIM软件对此交叉口进行仿真,仿真结果表明,车辆排队长度缩短,停车次数下降,通行效率得到大幅提高。     

基于VISSIM仿真信号交叉口优化研究

通过对黄骅市迎宾大街—新海路交叉口高峰时段交通调查,发现信号交叉口发生拥堵的各种问题,提出了以交叉口渠化设计和信号周期配时设计为主要研究对象的优化设计方案,运用VISSIM软件仿真对延误和排队时间进行分析,对信号交叉口改善前和改善后的延误水平和服务水平进行分析和对比研究,证明信号交叉口优化设计方案的合理性。