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。     

基于乘客延误的信号交叉口配时优化模型

研究无公交专用信号的信号交叉口乘客延误的优化问题.以HCM2000中的信号交叉口延误公式和Dual Ring信号模式为基础,考虑公交车辆载客率较高的特性,建立了基于乘客延误的信号交叉口配时优化模型,并利用协调变换方法对模型进行改进,使得模型能够采用经典的广义既约梯度法(GRG)进行优化求解.运用本文模型进行实例分析,分析表明,在较高流量饱和度和公交车混入率的情况下,采用本文模型可以降低交叉口乘客人均延误10%以上.     

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。     

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。     

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。     

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%.     

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。     

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%.     

排阵式交叉口交通安全分析及鲁棒优化模型

针对排阵式交叉口的交通设计及控制方法,运用交通冲突技术对排序区交通运行安全进行分析,结果显示交通流量是排阵式交叉口交通安全主要影响要素之一.在此基础上,考虑进口道交通流量随机波动的特性,建立了排阵式交叉口鲁棒优化模型,采用改进的NSGA-Ⅱ算法进行求解,运用主客观信息偏差最小法(MDASOI)对优化结果进行决策分析得到最优鲁棒优化配时方案.实例分析及对比结果表明:该模型充分考虑进口道交通流量随机波动的干扰影响,可得到更加优化的配时方法,与传统美国高速公路通信能力手册(HCM)及澳大利亚公路研究局手册(ARRB)配时方法相比,该模型可降低延误指标约28.80%和6.29%,降低最大排队长度约32.43%和7.41%.与实例方案相比,优化方案可降低左转及直行交通冲突约23.8%和11.1%,提高了交叉口的安全效益.     

单交叉口交通信号的模糊控制

针对最常见的十字交叉口,以平均延误最小为目标,设计了四相位两级(观测级、决策级)模糊控制器,包括红灯相位选择模块、绿灯相位观察模块、决策模块等三个模块。所建立的交叉口车辆生成模型、交通信号控制模型以及车辆延误模型,通过MATLAB 7.0编写的程序,进行仿真分析。结果表明:在同样交通条件下,相对定时控制和感应控制,模糊控制的车辆平均延误时间分别降低了25.2%和16.5%。     

基于改进Q学习的双周期干线信号协调控制方法

针对双周期干线信号协调控制中干线协调与双周期交叉口通行效率存在一定矛盾的问题,提出了一种基于改进Q学习的双周期干线信号协调控制方法,从状态空间和动作空间两个方面对Q学习算法进行了改进。首先,提出了新的交通状态描述指标——排队消散指数,依据该指标的阈值对交通状态进行等级划分,降低了Q学习状态空间的维数。其次,综合考虑相邻交叉口交通状态之间的关联和影响,针对每种系统状态分别设定可行的关联动作,降低了Q学习的动作空间。最后,以北京市两广路为例验证了改进的Q学习算法。结果表明,改进Q学习算法相比于普通Q学习算法、固定配时方案,干线平均延误分别减少10.47%、9.93%,平均停车次数分别减少22.64%、7.96%,双周期交叉口平均延误分别减少21.58%、24.96%,平均停车次数分别减少8.51%、11.64%,表明该算法对减少双周期干线延误,降低停车次数具有较为显著作用。     

基于公交优先的交叉口信号控制和仿真

以人均延误最小为优化目标,在调查交叉口交通流量与当前信号配时的基础上,以相位乘客流量比和相位饱和度确定绿信比,优化信号配时,尽可能提高公交车的出行效率。通过对实例的理论计算和软件仿真,结果表明,在相位流量未达到饱和时,绿信比优化方法能够提高进口道路通行能力的利用率,减小交叉口的人均延误,在保障交叉口交通顺畅的前提下实现公交优先。     

车路协同环境下信号交叉口车速引导策略

为降低车辆需停车通过信号交叉口的可能性,减少停车时间,针对在三、四线城市交叉口区域实时的车辆排队长度数据不易或无法获得这一实际情况,提出车路协同环境下的车速引导策略。搭建了车载交通灯提醒系统,并对安徽省芜湖市衡山路-凤鸣湖北路交叉口的交通灯进行了数据采集。在实际数据的基础上,运用VISSIM软件进行仿真验证,结果表明,在高峰和平峰流量时车速引导策略均能有效降低单车行程时间,平均降低比率分别为9.2%和13.0%,且改善效果在平峰流量时优于高峰流量时。该车速引导策略提高了信号交叉口的交通效率,为车路协同环境下车速引导的实际有效运用提供了思路。     

交通控制子区划分方法研究

交通控制子区划分主要将相邻的众多交叉口划分为若干个交通子区进行干线协调控制,可有效缓解交通拥堵现象,但现有方法划分出的交通子区无法满足实际协调控制的准确性与鲁棒性。为解决这一难题,结合当前流行的划分技术,考虑4个影响因素:信号交叉口间距、交通流量、周期、通行能力,建立模糊C均值聚类划分方法,再通过实例,借助Vissim仿真软件,验证方法的适用性与可行性。Vissim仿真结果表明:与传统协调控制方法相比,方法可使系统车均延误时间减少27%,协调相位行车时间减少20%。     

基于最优化理论的道路交叉口通行能力模型构建

随着交通环境的不断变化,部分城市道路平面交叉口的设计已不能满足交通现状,无法承受现有交通流负荷,使交叉口的运行效率低下。论文基于最优化理论和城市道路交叉口渠化设计准则,通过对交叉口的通行能力、饱和度以及服务水平进行最优量化分析,筛选最优信号周期,匹配最佳优化方案,建立交叉口道路通行能力模型,并以成都市敬成路与方元路交叉口为例,以录像观测法和实地调查法分析该交叉口的交通流特性,运用VISSIM软件建模仿真,进行模型验证。研究结果表明,与原交叉口相比,优化后的交叉口实现了交通流的时空分离,提升了运行效率,研究成果可作为平面交叉口优化设计的参考依据。