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。     

基于TransModeler的非对称交通流干道绿波控制研究

城市外围区干道朝夕交通流通常呈现出不均衡现象,上午进城交通量大,下午出城交通量大。而以往很多这样类型的干道交叉口,采用交通流对称放行方式不能满足需求,增加延误,通行效率降低。改变以往采用对称相位的设置方法,设计交叉口单口放行的方法,加之以绿波协调控制系统,使得道路资源得到充分利用,提高道路的通行率。以昆明市白龙路朝夕交通流量不均衡现象为例,结合信号配时优化即交叉口交通流单口放行方法,设计不同时段的绿波协调控制系统,通过TransModeler进行交通仿真,仿真结果表明双向非对称的交通流干道采用单口放行并加之以绿波控制对交叉口的延误大大减少,提高通行效率。     

基于伴随相位的非对称交通流交通信号改善研究

信号配时优化是提高交叉口通行能力,改善路网通行状况的重要途径.文章针对部分交叉口非对称交通流量的特征,改变以往采用对称相位的设置方法,通过改造交叉口渠化、设置非对称相位及伴随相位的方法对交叉口交通信号进行优化,解决了非对称交通流占用大量有效绿灯时间问题;使用Vissim软件进行交通仿真,仿真结果及实践表明,伴随相位对改善非对称交通流交叉口通行状况具有一定的优越性.     

信号控制交叉口左转相位协调设计方法

基于左转交通流的路径分析,给出了相邻交叉口左转相位协调优化的约束条件,包括流量守恒、绿灯最大最小时间、饱和度和周期时长等.考虑不同左转相位设置模式,建立了相邻交叉口间通行能力差计算模型.在此基础上,以通行能力差最小为目标,提出了相邻交叉口左转相位协调设计模型.最后,基于两个实际交叉口的几何条件和交通流数据,采用车均延误和最大通过量为指标对比分析了交叉口现有方案、Synchro优化方案和本文模型优化方案的信号控制效益.结果表明,基于本文模型的相位方案,能降低各交叉口间的通行能力差值,并有效降低交叉口群的车均延误,提高交叉口群整体通行能力,同时该协调设计方法对整个系统的负面影响较小.     

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。     

基于潮汐交通流特性的交叉口信号配时研究

平面交叉口的拥堵极易造成城市道路交通系统的瘫痪,合理的信号配时能有效提高交叉口的通行能力.在路口车流量不均衡的情况下,使用传统的韦伯斯特配时法将会造成某些相位的"空放"现象,造成绿灯时间的浪费.为解决这个问题,在韦伯斯特配时进行优化的基础上,引入搭接相位的配时方法,并利用VISSIM仿真软件对实际平面交叉口进行仿真.试...     

基于车流集散性的线控系统绿灯时间优化

为降低线控系统交通延误,通过车流集散性分析,根据交通波理论,提出协调相位红绿灯车流到达模型。在此基础上,考虑绿波交通构成和聚集车队通行需求,依据绿波车流时空图,探讨上下游交叉口的协调相位绿灯时间算法。进而结合次要道路交通需求,给出线控系统的系统周期和绿灯时间优化模型。最后以某干道为实例,进行成果试算及验证。验证结果表明:相比现状,优化后实例干道延误下降了82.57 s/pcu,主次路系统延误下降了104.64 s/pcu;相比基于经典数解法的绿波方案,优化后实例干道延误下降了18.24 s/pcu,主次路系统延误下降了5.16 s/pcu。可见该方法可改善线控系统配时算法,有助于城市交通控制优化。     

考虑车流通行需求的交叉口绿信比分配模型

为解决多股跨相车流及非关键车流在未饱和信号交叉口的通行时间分配问题,提出了一种基于车流通行需求的绿信比分配目标函数,建立了交叉口绿信比的基础分配模型与多轮分配模型,给出了绿信比与相位时间的分配流程,设计了一种程序化的交叉口绿信比分配方法,并结合算例阐明了模型方法的求解过程.选取广州市某信号交叉口进行案例分析,与现行配时方案和Synchro优化配时方案相比,所提模型优化配时方案的非关键车流及跨相车流整体延误时间在VISSIM仿真实验中分别减少了22.3%和9.1%,在Synchro仿真实验中分别减少了15.4%和4.8%.模型通过对绿信比与相位时间的多轮分配,实现了对非关键及跨相车流通行时间的优化,可以更好地满足信号交叉口各股车流的通行需求.     

绿波协调下公交车辆在交叉口的延误影响分析

道路交通绿波协调以及拥堵协调等控制策略提升了车流运行效率和通行能力,一定程度上缓解了路网交通压力,但面向绿波协调的交叉口信号控制尚未考虑对公交车辆运行的影响。现对绿波协调控制下交通流运行特性进行分析,利用交通流运动学理论确定公交车交叉口延误的影响变量,建立定量化模型进而得到交叉口公交车延误因子。选取示范路线青岛西海岸经济新区长江路干线交叉口,采用组合优化方法对延误因子模型进行验证,得出交叉口信号绿信比、公交运行速度对公交车延误的影响。结果表明,增加绿信比、适当提高公交车速可有效提升交叉口整体通行效率,减少公交车在交叉口的延误。     

考虑有轨电车效率的干线分段绿波协调优化模型

为提升干线交通运行效率并减少有轨电车交叉口停车次数，建立了干线分段绿波协调优化模型，来实现有轨电车与社会车辆的多模式交通协调控制。首先，确定干线各交叉口的信号周期，根据信号周期对交叉口进行聚类，并协调交叉口信号周期与有轨电车发车间隔之间的关系，分类讨论站点位置对有轨电车绿波协调的影响；然后，针对社会车辆分段绿波系统和有轨电车全线绿波系统分别建立约束条件，避免有轨电车在交叉口处停车，并以社会车辆可变绿波带宽最大为优化目标建立混合整数线性规划模型，来对有轨电车和社会车辆多模式干线绿波系统进行协调优化；最后，以南京市有轨电车麒麟线为例对模型进行对比分析。算例结果表明：文中提出的模型协调优化了干线分段绿波内部及带间的信号控制方案，实现了有轨电车在交叉口的优先控制和社会车辆通行效益的兼顾。VISSIM仿真结果显示：与现行的信号控制方案相比，采用文中模型可使各交叉口车辆延误降低20.89%～35.24%；与仅考虑社会车辆的MULTIBAND模型相比，文中提出的模型减少了6.94%的人均延误，提高了交叉口的总体运行效率。     

非饱和条件下借道左转交叉口信号配时方法研究

通过对排队长度限制、借道左转车道清空时间限制等因素的考虑,在传统信号配时方法的基础上,针对非饱和条件下设置借道左转的信号交叉口,提出了一种新的主信号相位相序、配时方法以及预信号配时方法。该方法所得的配时方案能够有效协调预信号与主信号,并可以防止传统配时方法中直行排队阻碍左转车辆进入对向车道等待放行的现象出现。通过实例分析和基于VISSIM软件的仿真验证,将该方法与传统配时方法所得的配时方案在微观仿真模型中进行对比,仿真结果表明该配时方法能够更好地发挥借道左转交叉口的通行潜力。     

快速路出口匝道下游交叉口配时模糊控制

为解决城市快速路出口匝道及其衔接交叉口区域交通拥堵局面,提出了快速路出口匝道下游信号交叉口配时模糊控制方法.设计了相位绿灯延时模糊控制器和相序优化模糊控制器,实现了信号交叉口各相位绿灯时间的优化及相序的优选.结合MATLAB语言对该方法进行了程序设计与仿真.仿真结果表明:该方法在控制效果方面明显优于定时控制方案,有效地缓解或减少了出口匝道及其衔接下游交叉口区域由于配时不合理而造成的交通拥堵.该成果可为交通控制或指挥管理部门在交通拥堵治理方面提供有效的控制方案与手段.     

基于冲突分析的四肢环形交叉口信号周期计算

针对四肢无信号环形交叉口通行能力不足的问题,为这类交叉口设置了八组的交通信号灯,以及相互协调的信号相位方案,使其直行车流最多一次停车,左转车流最多两次停车.详细分析这种协调信号相位的车流结构,解剖各股车流的冲突关系,在Webster周期公式的基础上,提出了这种协调信号配时方案的周期计算方法.并应用到株洲市中心广场环形交叉口的信号周期确定中.     

交叉口群信号宏观控制效率分析

为了甄别交通控制技术优劣,定义交叉口组织及相位方案、交通流结构和交叉口控制参数下的宏观效率,并将其数值化;建立基于宏观基本图分析的交通控制技术优劣甄别方法。以1条含有4个平面交叉口的主干路为中心的区域为仿真对象,根据仿真流量、速度、密度绘制宏观基本图,同时求出绿波信号方案、Webster最优周期方案、固定值方案下交通流速度的期望值,比较这3种交通控制技术的优劣。研究结果表明:在交通流由自由流状态逐渐加大并接近拥挤临界状态过程中,绿波控制方案能有效解决交通拥挤造成的车流速度降低问题,且对应的交叉口群通行效率最高;从宏观交通效率看,当交通流接近自由流状态或饱和状态时,Webster最优周期方案宏观控制效率比固定值方案的高;当流量处于限制流状态时,Webster最优周期方案对应的交叉口群通行效率与固定值方案的效率相近,两者的宏观控制效率无差别;所提出的宏观交通效率衡量指标能消除随机干扰所带来的小偏差。     

基于博弈论的信号配时方法研究

针对信号控制的交叉口,存在高饱和度的相位,且相位间饱和度不同的情况,提出了一种基于博弈论的信号配时方法,实时缓解了高饱和度进口车道的拥堵,降低了进口道延误。对于不同饱和度下的车道,通过解析流量与信号配时的博弈关系,建立了基于博弈论的信号配时模型,设定了新配时方案的迭代步骤以及相关参数的标定。通过算例分析出现状信号配时的效果以及现状车流的需求,饱和度较低的相位博弈分配到的有效绿灯时间降低,进口车道延误上升7.23%;而饱和度较高的相位博弈分配到的有效绿灯时间增加,进口车道延误降低了5.91%;该进口道的总延误降低1.03%,优于原来的信号配时方案     

干线协调交叉口多相公交信号优先控制策略

针对干线协调交叉口多个相位有公交车到达的情况,为降低公交车延误,建立了以不破坏协调绿波带为前提的多相位公交优先控制策略.在该策略中,提出了“就近原则”以解决多个相位的公交优先申请冲突,对公交优先级别进行排序,并建立了多相位公交优先控制流程;考虑最高优先级别公交车的不同相位属性,采用绿灯延长和绿灯提前起亮两种优先方式,分...     

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。     

城市交通信号自组织控制中信号相位建模的优化方法

针对城市交通信号自组织控制中信号相位的建模方式下,在交叉口进入拥堵路况后各个信号相位绿灯损失时间不断增加的问题,提出了一种城市交通信号自组织控制中信号相位建模的优化方法。城市交通信号自组织系统以交叉口内各车道交通拥挤程度为决策信息,以其实时交互与协调的相邻交叉口为自组织单元,根据流体力学建立城市交通信号切换的确定规则集合。通过建立流量分配原则与期望的绿灯时间对控制策略进行更新,解决传统城市交通信号自组织控制中滚动步长的信号建模方法在面向系统每个自组织单元由道路组成、交叉口间联结方式以及交通流随机性等带来的复杂性问题。在传统方法的基础上,首先,对交叉口内各信号相位添加状态约束以提高控制规则的合理性,在完成自身参数优化的基础上,为相邻交叉口间通行效率的协调提供基础。其次,利用元胞传输模型模拟微观交通流传递,预测队列在交叉口处连续传递的运行方式,确定该交叉口放行需求的同时,建立了基于信号相位的上下游流量分配规则。最后,综合从上游交叉口驶出的不同车流量大小,依据下游交叉口当前最大允许驶入的车流量,并按计算得到的放行需求进行动态分配,以此放行车辆需求为基础,确定期望绿灯时间,完成信号相位建模的优化方法。仿真结果表明:优化后的建模方法不仅能同时提高自组织控制在拥堵与非拥堵路况下的通行效率,还能有效减少各交叉口处于拥堵状态的整体时间,使得交叉口群间整体通行能力得到提升,实现一种单点控制与小规模区域控制的同步优化。     

基于Q-强化学习的干道交叉口信号配时模型

交叉口是城市交通的核心和枢纽,要想有效地提升城市交通体系的通行效率,对交叉口信号配时的优化显得尤为必要。由于城市路网中大范围的信号配时方法决策属于模糊决策问题,而且路网中的车辆具有实时性,强化学习的方法可以适用于交通信号配时领域。本文把主流的Q-强化学习方法应用于干道交叉口信号配时,在每个路口以状态空间、信号周期、每个相位绿灯时间为参数建立模型,设置奖惩函数,并以车辆延误为指标,即Q函数,在相邻路口Agent的信息交换之后得出每个路口该时段的最优动作,降低了由于交叉口数量增多造成的各交叉口Agent间信息交互的次数,避免了独立强化学习可能出现的维数灾难、无法长期学习等问题。实验结果表明:基于Q-强化学习的城市干道交叉口信号配时方法相比于固定配时和传统的Q-强化学习策略,能降低车辆延误,提升收敛速度,提高系统效率。     

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。