粒子群优化算法在交通信号配时中的应用

以交叉口车辆平均延误和停车次数最小为目标,建立信号控制交叉口配时模型,运用粒子群优化算法求解该模型,得到各相位最优配时参数绿信比和周期时长。以某一交叉口为实例,将此方法配时结果与经典配时方法的结果进行比较,交叉口车辆停车次数略有上升,通行能力略有降低,但是车辆的平均延误时间大大降低。这表明运用粒子群优化算法解决交叉口配时问题是有效和可行的。     

基于遗传算法的单点交叉口信号配时优化

以相位的周期时长、绿灯时间作为约束条件,平均停车次数、平均延误最小作为优化目标函数,建立了信号配时优化非线性模型.以上海某一交叉口作为研究对象,将其交叉口的交通数据应用于该模型中,以Matlab为模拟环境,应用实数编码遗传算法对其求解.运行结果显示:交叉口的信号周期由145s变为118s,缩短了19%;车辆的平均延误由45s/veh变为36s/veh,下降了20%;车辆的平均停车次数由0.828 2变为0.736 1,下降了11%.研究结论表明,该方法得出的信号配时方案可以有效地减少停车延误和停车次数,优于现有控制方案及传统的Webster算法得出的方案,从而证明了此模型的实用性.     

基于临界车速的平面交叉口通行模式设计

城市道路平面交叉口成为限制路网通行能力的瓶颈之一.针对大部分交叉口入口车速较慢,导致车辆相互作用强烈、延误时间增加、通行能力下降等问题,提出了基于临界车速的通行方法,建立了停车线位置及信号周期配时的优化模型,将车流提前放行,提高车辆在交叉口内的通行速度,以达到降低车辆运行延误、提高交叉口通行能力的目的,使交叉口内通行模式转变为路段通行模式,并通过VISSIM仿真,验证其有效性.结果表明:该交叉口通行模式在避免车辆排队溢出的条件下,车辆平均延误降低了31.92%,出口流量提升了4.54%.     

考虑主路左转延误的主路优先交叉口信号设置流量阈值

为了进一步完善主路优先交叉口信号灯设置流量条件,考虑了主路左转车流延误对交叉口信号灯设置条件的影响.通过分析主路左转车流在信号灯设置前后的交通特性,利用控制延误方法和Webster方法的研究思路,分别建立主路左转车流在信号灯设置前后的车均延误改进模型.从交叉口交通运行效率的角度出发,以交叉口车均延误作为判别指标,建立信号灯设置前后交叉口等车均延误曲线,以此曲线作为判断交叉口是否需要设置信号灯的阈值条件,同时还给出了不同主路左转车流比例下的流量阈值.与美国MUTCD提出的阈值曲线相比,考虑左转车流延误影响的流量阈值曲线更符合我国主路优先交叉口交通特性,具有更强的实用性.     

环形交叉口服务通行能力研究

研究了环形交叉口通行能力与服务水平，在建立通行能力理论模型的基础上，详细阐述了环形交叉口总的基本通行能力的计算方法，得出了三种典型环形交叉口的总的基本通行能力，分别为2700辆／h,3600辆／h和4100辆／h，建立了以车辆平均延误为指标的服务水平划分方法，并根据延误与饱和度的关系计算出三种典型环形交叉口在各服务水平下的总的服务通行能力。     

信号灯交叉口处综合待行区的建模与模拟

采用多车道元胞自动机模型研究综合待行区的孤立信号灯交叉口系统,分析待行区长度和信号灯周期对道路通行能力的影响.结果表明,综合待行区的合理设置在进口流量较大时能明显提高道路通行能力,减少交叉口停车时间,但同时也会增加停车次数.对于一定的信号周期,存在一个临界待行区长度.当待行区长度小于临界长度时,通行能力随待行区长度的增加而增大;但超过临界长度时,通行能力逐渐减小.     

城市道路干线信号协调控制与车速引导集成优化

针对当前干线信号协调控制为基于车辆到达驱动的被动响应型控制的特点与不足,提出一种车联网环境下干线信号协调控制与车辆速度主动引导的协同优化方法。优化原理为:考虑车辆-信号控制系统双向通信的环境下,在干线协调控制的基础上引入速度引导来调节车辆到达交叉口时刻,以避免车辆在红灯期间到达交叉口,减少停车次数并提高协调控制系统通行效率。首先,选择双向绿波带宽模型作为协调控制方案的基础;依据下游交叉口当前信号灯色和剩余时长,将车辆引导分为红灯引导和绿灯引导,分别给出最佳车速方程;基于最佳车速给出车辆到达交叉口时刻、交叉口延误和停车次数的估计方法。然后,以车辆引导速度和干线绿波相位差为控制变量,以绿波带宽最大、车辆延误与停车次数最小为目标,建立集成车速引导和干线绿波的优化模型;应用粒子群算法的多目标搜索算法对优化模型求解。选择长沙市湘江中路4个连续交叉口开展案例研究,分别应用普通干线绿波Maxband模型和提出的集成模型设计信号控制方案,并以VISSIM仿真平台进行效率评价。结果表明:集成模型能同时调节相位差和车辆速度,增大绿波带宽,减少停车次数;仿真周期内与Maxband模型相比,集成模型的上行和下行方向平均延误分别降低了24.8%和31.1%,平均停车次数分别减少了37.6%和41.7%,基于车速引导的集成模型能显著提高干线协调控制的效率。     

多路汇入交叉口交通组织优化方法

环道组织渠化对于化解多路交叉和畸形交叉的交通冲突具有一定的缓解作用,但面对日益剧增的交通量,该方法的停车延误也随之递增。如何提高多路交叉口的通行效率是大交通量背景下面临的核心问题。以重庆市垫江县黄沙六进口环岛交叉口为研究对象,通过对道路结构、交通量、交通OD等参数实地调查,以及环道数、车道宽度、车道数等设计参数的分析,提出了环岛+信号灯控制方法和类十字交叉交通控制方法两套改进方案。最后利用交叉口平均车辆延误及排队长度作为评价指标,对比分析了不同方案之间的优劣。VISSIM仿真结果表明:相比于环岛配合信号配置交通控制方法,优化后的类十字交叉口控制方法在高峰交通量时更具有优势,其车辆的平均延误时间相比减少9.3 s,通行能力提高了12%。由此可见,类十字交叉方案对于解决多路交叉交通延误问题为相关理论与实践探索提供了很好的借鉴作用。     

城市多路汇入交叉口交通组织优化方法

环道组织渠化对于化解多路交叉和畸形交叉的交通冲突具有一定的缓解作用,但面对日益剧增的交通量,该方法的停车延误也随之递增。如何提高多路交叉口的通行效率是大交通量背景下面临的核心问题。以重庆市垫江县黄沙六进口环岛交叉口为研究对象,通过对道路结构、交通量、交通OD等参数实地调查,以及环道数、车道宽度、车道数等设计参数的分析,提出了环岛+信号灯控制方法和类十字交叉交通控制方法两套改进方案。最后利用交叉口平均车辆延误及排队长度作为评价指标,对比分析了不同方案之间的优劣。VISSIM仿真结果表明:相比于环岛配合信号配置交通控制方法,优化后的类十字交叉口控制方法在高峰交通量时更具有优势,其车辆的平均延误时间相比减少9.3 s,通行能力提高了12%。由此可见,类十字交叉方案对于解决多路交叉交通延误问题为相关理论与实践探索提供了很好的借鉴作用。     

车路协同下基于速度引导的双周期干道绿波协调控制方法

针对传统双周期干道绿波协调控制方法的不足,建立了一种新的双周期干道绿波协调控制模型,利用车路协同环境下车-车、车-路实时双向通信的特点,提出了一种基于加减速引导的双周期干道绿波协调控制方法,并结合算例对比分析了加减速引导前后车辆的通行效果。仿真结果表明:加速引导策略能够有效降低车辆的平均行程时间、平均延误时间与平均停车次数;减速引导策略则能够在保证平均行程时间与平均延误时间不增加的前提下,有效降低车辆的平均停车次数.     

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.     

基于车道的交叉口车道功能和信号相位优化模型

考虑不同进口道、不同流向、不同车道功能及不同相位方案等复杂因素的相互影响,建立了基于车道的交叉口车道功能和信号相位优化模型。模型目标函数采用交叉口关键流量比最小,考虑进出口道车道平衡、流量匹配、车道功能冲突、合用车道等饱和度等约束,能够同时优化进口道和出口道,给出了模型求解算法。提出的模型变量较少,与目前交通设计方法衔接更好,能够得到全局最优解,求解方法也相对简单。实例验证表明,模型能够有效降低交叉口关键流量比、周期和车均延误。     

考虑区域交通信号配时优化的公交专用道线网规划

在公交专用道线网实际规划时,需要综合考虑交叉口延误与信号配时等因素的影响。为了使公交专用道线网规划更加合理,在考虑区域信号配时优化的条件下,以绿信比作为各个交叉口的信号配时优化变量,建立了双层规划模型,上层模型的目标函数是使网络的总出行时间最小,下层模型由交通方式划分模型、小汽车客流分配模型和公交客流分配模型3部分组成,并采用遗传算法对模型进行了求解,通过算例验证了模型的有效性。结果表明：在进行公交专用道线网规划时,交叉口的延误不可忽略;在考虑交叉口延误的基础上,对区域信号配时优化可进一步降低网络的出行总成本。     

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。     

考虑区域交通信号配时优化的公交专用道线网规划

在公交专用道线网实际规划时,需要综合考虑交叉口延误与信号配时等因素的影响。为了使公交专用道线网规划更加合理,在考虑区域信号配时优化的条件下,以绿信比作为各个交叉口的信号配时优化变量,建立了双层规划模型,上层模型的目标函数是使网络的总出行时间最小,下层模型由交通方式划分模型、小汽车客流分配模型和公交客流分配模型3部分组成,并采用遗传算法对模型进行了求解,通过算例验证了模型的有效性。结果表明：在进行公交专用道线网规划时,交叉口的延误不可忽略;在考虑交叉口延误的基础上,对区域信号配时优化可进一步降低网络的出行总成本。     

移位左转交叉口研究进展

为了消除交叉口处直行与左转车流的冲突点,提高交叉口的通行效率,提出移位左转这一新型交通流组织方法.该方法旨在将左转车道转移实现交叉口处多个方向同时通行,减少信号相位数从而提高绿信比,减小交叉口车均延误.中国对于移位左转交叉口的研究及实施正处于起步阶段,而国外起步较早,已有了很多理论和经验.鉴于此,详细介绍了移位左转方法的概念、分类及优缺点等,总结了自初次研究至今,中外取得的理论方面的突破及实践方面的成果,从设计优化、信号控制、综合优化设计和效果评价四个方面对当前研究成果进行评述.在此基础上,指出了现状研究的不足并对移位左转交叉口未来研究方向给出了建议.     

车联网干线协调控制相位差自适应优化

为了提高车联网环境中干线的通行效率,提出一种车联网中干线协调控制相位差自适应优化方法.本文基于车辆换道延误模型建立了以上游交叉口车辆数为输入、下游交叉口信号相位差调节量为输出的模糊控制网络;为解决车流和路况变化造成的控制效果降低问题,以车辆交叉口平均等待时间最小为目标,对模糊规则进行自适应调节;通过基于Q-Paramics的车联网仿真平台对本文提出的方法进行验证.结果表明:本文提出方法控制效果明显优于传统干线协调控制方法;在车流大幅震荡和车流随机波动条件下,较固定规则的干线模糊控制方法能够分别降低车辆平均等待时间12.35%和9.7%.本文方法能够适应车流变化和路况变化,具有更优的适应性、可用性及工程价值.     

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.     

基于神经网络模糊控制的单交叉口信号控制

在分析城市交通信号控制研究现状的基础上,提出一种基于神经网络模糊控制的单路口交通信号灯控制方法,通过检测当前相位的排队长度和下一相位的排队长度得出当前相位以及下一相位的车流密度,进而判断是否进行相位变换.以每个周期内交叉口的车辆平均延误作为控制指标,来判断该控制器的控制性能.计算机仿真结果表明,该方法能够降低车辆在交叉路口的平均延误.     

BRT交叉路口主动优先自适应通行控制方法

针对BRT交叉路口优先控制方法逻辑单一、只注重减少车辆的延误、忽视对普通社会车辆的影响问题,提出了BRT交叉路口主动优先自适应通行控制方法.通过预测BRT车辆到达交叉路口停车线内时间,判断交叉路口的信号状态,依据交叉路口垂直方向的拥堵状态动态地调整控制策略,以决定优先控制策略是否执行.该方法注重BRT车辆的优先通行,提高了交叉路口的整体通行效率.Matlab仿真结果表明,采用主动优先自适应控制方法的BRT车辆的停车率明显低于定时控制方法,延误时间低于感应控制方法.