联网自动车环境下的信号交叉口优化方法研究

为适应智能交通发展新趋势,改进了两个信控交叉口通行能力模型,使得新模型适用于联网自动车（connected autonomous vehicles,CAVs）环境。其一是最小延迟模型,通过最小化交叉路口的总延迟得出绿灯时间并根据流速得出周期长度,模型引入了每个车道或车道组的绿灯延时和具体排队服务时间的比率作为参数,该参数依赖于交叉路口处车辆到达的概率分布。其二是混合模型,包括两个模型,分别是估计排队服务时间的静态排队模型和从单位延时、流速、车道的限速、检测器长度中估计得到绿灯延伸时间的动态模型。数值算例表明,CAVs环境下新模型的交叉口延误显著减小,从而验证了两个通行能力模型的有效性,可为交管部门进行路口改造提供依据。     

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.     

短车道信号控制交叉口通行能力概率模型

针对短车道信号控制交叉口,提出考虑不同流向相互阻塞概率的通行能力计算模型,该模型克服了以往交叉口通行能力计算模型中对交叉口短车道影响考虑不足的缺陷.根据短车道条件下不同交通流的相互阻塞特征,将交叉口短车道分为三类.基于车流到达随机性,考虑相邻周期排队状态的相互作用,将阻塞过程划分为不阻塞、可能阻塞、阻塞后三个阶段,建立了通行能力计算模型.基于实测数据标定后的微观仿真分析表明,相对于HCM(Highway CapacityManual)模型,该模型计算结果能够相对更真实地反映短车道信号控制交叉口通行能力.针对短车道长度、短车道数目,绿信比和周期长度的参数敏感性分析,进一步揭示了在不同流量水平下短车道对交叉口通行能力的影响.     

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%。     

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。     

面向变向交通组织的信号控制 交叉口进口短车道设置方法

为解决城市交通流的潮汐特性造成道路资源利用不合理的问题. 引入了交叉口进口道短车道的概念,探讨了有交叉口存在的城市道路变向交通组织方法,以可变车道短车道长度为自变量建立交叉口进口道通行能力模型,并利用VISSIM进行交通仿真检验该模型. 研究结果表明,文中建立的模型具有可行性,同时确定了模型中排队车辆车头间距的最优取值,分析模型可知可变车道长度在一定范围内增加时可以提高交叉口进口道的通行能力.     

V2V环境下基于改进OV模型的交叉口通行效率分析

在V2V环境下,驾驶员可以直接获取邻接车辆的运动状态和交叉口的信号时长,利用和前车之间的车头间距与安全距离差对车辆进行预加速控制,对驾驶行为产生积极影响。本研究基于V2V环境考虑驾驶员反应提前时间的改进OV模型,选取交叉口排队消散效率和直行车道的通行能力作为分析信号交叉口通行效率的指标,研究了考虑驾驶员反应提前时间的改进OV模型对信号交叉口通行效率的影响。仿真结果表明,相比传统OV模型和考虑驾驶员反应延迟时间的OV模型,基于V2V环境改进的OV模型在交叉口处能获得更高的消散效率和直行车道的通行能力,极大提高了交叉口的通行效率。     

地铁占道施工对交叉口通行能力影响分析研究

通过分析交叉口地铁占道施工对交叉口通行能力的影响,对交叉口提出采用单进口的放行方式代替原有对称放行方式来弥补车道数不足的方法,分析优化前后交叉口通行能力并进行比较。最后,以南京市北京西路与虎踞路交叉口为例,利用VISSIM软件进行仿真,通过车辆的平均延误、车辆的平均排队长度、停车率三个参数来衡量优化前后交叉口通行能力,结果表明,优化后的交叉口通行能力有很大程度上的提高。     

信号交叉口自行车通行能力研究

为研究自行车在信号交叉口的通行能力,建立流体扩散模型.在深入分析自行车进入和驶出交叉口集聚扩散现象的基础上,用扩散距离D和散布角θ两个参数描述自行车在交叉12内的扩散及分布特征,并分析交叉口长度、信号周期及有效绿灯时间对自行车通行能力的影响,建立信号交叉12自行车通行能力模型.对北京中关村大街4个交叉12实测数据和模型预测结果的对比分析表明,二者平均误差仅为8.6%;模型完全能够应用于交叉口交通设计及控制.     

信号交叉口机动车直行待行区设置研究

为了解决信号交叉口拥堵问题,探讨直行待行区设置的临界条件,对设置直行待行区前后的交通特性和交通效益进行分析。基于排队长度模型,确立直行待行区设置的临界条件。认为凡是在有效绿灯时间内,直行车辆没有一次性通过交叉口,而使部分车辆发生二次或多次排队时,需要设置直行待行区的理念。按照"停车线"法探讨了直行待行区的设置对通行能力的影响。通过实例运用VISSIM软件仿真,对比交通效益指标前后的变化。结果表明:直行车道在过饱和状态时,有必要设置直行待行区。直行待行区的设置可以减少延误、提高通行能力、缩短排队长度、降低饱和度。     

考虑瞬时停车延误的信号灯闭环控制策略研究

提出一种基于瞬时停车延误的孤立交叉口信号灯闭环控制策略.以交叉口瞬时停车延误总量作为控制参量,其值达到阈值时实时切换交叉口信号灯状态,把信号灯绿灯信号分配给需求最高的道路,不再有信号灯周期的概念.在车流量400～800辆/h变化的情况下,进行了传统的Web-ster周期控制和新策略控制仿真对比实验.仿真结果表明:新策略控制条件下,车辆平均通行时间明显小于传统控制策略,在800辆/h的流量下,仅为传统策略的44%;该策略对控制阈值不敏感,当流量为800辆/h时,车辆平均通行时间最大相对误差仅为11%;该策略获得的多组平均通行时间具有较小的方差,当流量为800辆/h时方差仅为0.895s.     

车道被占对道路通行能力影响的定量分析

针对车道被占对城市道路通行能力影响的问题,以差异检验、排队论、车流波动论为基础,求得了事故横断面实际通行能力的变化过程.利用队列分析模型,分析对占道不同的实际通行能力,建立基于车流波动理论的排队长度模型,求解出了排队长度与通行能力、持续时间、上游车流量的关系.     

钩形弯交叉口信号协同控制优化方法研究

针对车辆在钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的整体运行特性，建立了各条车道的车辆平均延误计算模型。以各交叉口的周期时长和相位绿灯时间为约束，钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的车辆平均延误最小为目标，建立了信号协同配时方案。以位于苏州市高新区内有轨电车沿线的两个相邻交叉口为例，采用实际数据验证所建立的方法，并设置钩形弯渠化方案。将设置的钩形弯交叉口与其相邻常规交叉口的信号协同作为改进方法，在VISSIM软件中对比分析改进方案与现状方案的车辆延误指标。实验结果表明，钩形弯交叉口与相邻常规交叉口的信号协同优化方法可有效提高交叉口的通行能力，尤其是干道直行机动车的通行能力，可降低车辆的平均延误。     

钩形弯交叉口信号协同控制优化方法研究

针对车辆在钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的整体运行特性,建立了各条车道的车辆平均延误计算模型。以各交叉口的周期时长和相位绿灯时间为约束,钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的车辆平均延误最小为目标,建立了信号协同配时方案。以位于苏州市高新区内有轨电车沿线的两个相邻交叉口为例,采用实际数据验证所建立的方法,并设置钩形弯渠化方案。将设置的钩形弯交叉口与其相邻常规交叉口的信号协同作为改进方法,在VISSIM软件中对比分析改进方案与现状方案的车辆延误指标。实验结果表明,钩形弯交叉口与相邻常规交叉口的信号协同优化方法可有效提高交叉口的通行能力,尤其是干道直行机动车的通行能力,可降低车辆的平均延误。     

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。     

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。     

State-Space Equations and the First-Phase Algorithm for Signal Control of Single Intersections

State-space equations were applied to formulate the queuing and delay of traffic at a single intersection in this paper. The signal control of a single intersection was then modeled as a discrete-time optimal control problem, with consideration of the constraints of stream conflicts, saturation flow rate, minimum green time, and maximum green time. The problem cannot be solved directly due to the nonlinear constraints. However, the results of qualitative analysis were used to develop a first-phase signal control algorithm. Simula- tion results show that the algorithm substantially reduces the total delay compared to fixed-time control.     

兼顾效率与公平的模糊交通控制模型

为了在控制过程中既强调交通效率又兼顾交通公平，提出了一种新的信号交叉口模糊逻辑控制模型，该模型由2个子控制器构成．当前绿灯结束时，通行相位控制器根据各车道的车辆数和平均等待时间计算它们的交通紧急度，然后根据交通紧急度选择下一个通行相位，通行时间控制器则根据被选相位中车辆数最大车道的交通情况来决定通行时间．仿真实验结果表明，该模型与感应控制和Pappis模型相比，在车流量很小时控制效果相近，但随着各向车流量的增加，该模型开始优于其他模型，车流量越大优势越明显，而且变化十分平稳，不仅提高了交通效率，而且使交通供给更加公平．