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.     

收费站与衔接交叉口半感应控制研究

为了解决高速公路出口匝道及衔接交叉口车辆排队导致交通拥堵倒灌至收费广场甚至高速公路主线的现象,文章结合目前电子不停车收费系统(electronic toll collection, ETC)车流量迅速增长的现状,提出在无法改善交通组织的前提下,基于经典的感应控制方法理论,引入对收费站通行的ETC车辆车速的控制,采用对城区高速公路收费站与衔接信号交叉口进行半感应控制的方法。以该方法借助微观交通仿真软件VISSIM对广州市北二环高速公路石湖收费站进行仿真实验,采用信号控制延误等参数评价服务水平。案例仿真结果表明,该方法可以有效地提高收费站及衔接交叉口的通行效率,使通行区域的平均排队长度减少42.3%,平均延误时间与停车次数下降约20%,服务水平由D级提高到C级。     

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。     

城市快速路出口匝道与衔接交叉口协调控制研究

城市交通出行需求具有动态性,快速路出口匝道与下游衔接交叉口具有较强的关联性,当交叉口交通疏解能力有限,出口匝道与衔接交叉口距离未合理设置时,交叉口排队易延伸至出口匝道,影响快速路车流正常运行。利用并行微观交通仿真软件Paramics对不同交通需求、出口匝道与下游衔接交叉口间距情况下的城市快速路出口匝道与衔接交叉口的信号协调控制进行研究,分析出口匝道的信号控制和相位差对路网交通流量和行程时间的影响。仿真结果表明出口匝道与衔接交叉口的信号协调控制能明显提高交通流量,降低行程时间。     

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。     

车联网环境下匝道汇入区瓶颈换道优化

高快速路汇入区（即合流区）瓶颈是交通流运行的咽喉，汇入瓶颈交通流失效会加剧拥堵，诱发交通振荡以及事故率上升等一系列问题。与现有研究大都通过调节匝道汇入车辆行为或主线车辆速度进而试图改善汇入区交通流问题不同，该研究聚焦于瓶颈汇入区上游主线车辆，通过动态调节汇入区上游主线车道车辆分布，提升汇入区通行能力。具体而言，研究提出一种可以对网联车（CV）进行双向换道建议的混合整数线性规划模型，该方法不依赖于交通流基本图设定的临界密度，通过实时计算每一辆个体CV的向左、向右或保持车道决策以优化车道流量分布，减少汇入车辆干扰，提升汇入效率。基于VISSIM交通仿真软件，通过二次开发搭建了汇入区瓶颈换道优化实时仿真评估系统，并对该方法进行了验证，测试不同流量组合和不同CV渗透率下算法的有效性。各车道时空轨迹表明该换道建议优化方法可以有效减小汇入车辆冲突，车均延误分析结果表明在单车道平均流量1 550 ~1 800 veh·h^-1区间，即汇入瓶颈失效关键流量区段，换道建议优化方案相比原方案能显著改善汇入区的运行效率，车均延误可降低10 %~50 %左右。CV渗透率敏感性分析表明，在较低的0.2~0.5渗透率下即可达到减小延误的目标。     

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.     

入口匝道衔接区域交通流运行机理解析

由于对交通流运行和演变机理解析不足,从而导致入口匝道管理和控制策略缺乏针对性和实际可操作性,采用波动理论方法建立数学模型,分析不同匝道和主线上游流量条件下,合流区、匝道合流区上游、合流区下游及匝道等处的交通流运行状态和交通流的演变规律,解析入口匝道无控制时拥堵的形成和传播机理,从而为相关管理和控制策略的提出和优化提供理论支持.实例分析表明,衔接区域交通流运行规律与实际交通流运行符合较好.     

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.     

面向出口匝道分流的协同换道策略研究

【目的】提高网联高速出口匝道路段通行效率,降低交通事故风险,保障分流车辆通行秩序。【方法】针对出口匝道上游智能网联车辆（connected automated vehicle,CAV）的换道行为所导致的交通紊乱问题,提出一种协同换道策略。兼顾通行效率和舒适度,以研究时段内所有CAV平均速度、平均加速度变化率的加权和最小为目标,以速度、加速度、加速度振动、换道起点与分流点的纵向距离等为约束,构建CAV动态速度协同优化模型,有计划地优化每个时段每辆CAV的速度。采用Gurobi优化器求解协同控制模型,并使用SUMO软件建立仿真场景评估协同控制效果。【结果】与无控制情形相比,所提出的协同方法在不同总流量和分流比例下能使车辆平均速度最高提高17.7%,总延误降低75.9%以上,平均加速度变化率改善9.3%以上;当分流比例一定时,一定总流量情况下,总流量越高平均速度、平均加速度变化率改善效果越好;在安全换道所要求的最小纵向距离约束下,出口匝道路段通行效率最高。【结论】在不同总流量和分流比例下,协同策略可为换道车辆创造换道间隙,改善通行效率,提高乘客舒适度。     

非信号控制交叉口通行能力及延误特性

应用通行能力及延误数学模型,研究了四路双车道主路优先、四路停车以及环形交叉口在不同交通分布模式下的交叉口通行能力及延误特性.研究发现,主路优先控制下主要道路车流通过交叉口延误小,抗交通流量扰动性好,但次要道路车流通过交叉口延误大,同时在交叉口各进口道交通量趋于平衡或左转车流比例较大时效果较差.四路停车控制方式对交叉口各进口交通量非平衡情况及左转车流比例较大情况适应性最好,但通行能力较低,抗扰动性能较差.环形交叉口通行能力较大,对进口道交通量非平衡情况、左转车流比例较大情况以及进口道车流扰动情况的适应能力介于前两者之间,但在交通量较小时延误较大.给出了各类控制方式适宜的交通条件.     

相邻交叉口混合交通流鲁棒多目标信号优化控制

针对我国城市道路相邻交叉口混合交通流环境下智能信号控制中的不确定性和效率问题,提出一种基于鲁棒多目标优化算法的优化控制方法.设计了相邻交叉口的鲁棒多目标信号优化控制模型,并提出一种新的鲁棒多目标进化算法IDR-NSGA-Ⅱ,通过对自适应抽样技术、鲁棒度定义、鲁棒偏序关系定义等多项关键技术的综合改进,提升了算法的求解精度和运行速度.提出新的多属性决策方法 ELM-MADMA来选择配时方案.上海市相邻交叉口控制的仿真实验结果表明:IDR-NSGA-Ⅱ算法能够有效地实现周期时长扰动和交通流波动下机动车平均延误、道路通行能力、慢行交通平均延误、机动车平均停车率等多项性能指标的最优化控制;与其他决策方法相比,ELM-MADMA能够较好地进行决策,提升相邻交叉口智能信号控制的效率.     

面向出口匝道拥挤的快速路速度协调控制模型

为缓解快速路出口匝道的交通拥挤,提出了从主线上进行速度协调控制的方法,在现有基于断面的速度协调控制模型的基础上,通过对入口匝道、出口匝道等的修正构建了面向出口匝道的基于车道的速度协调控制模型,描述和预测每个车道的交通流状态,以路网行程时间最短、总通过量最大为优化目标,对每个车道分别进行最佳速度引导.并搭建仿真系统,分析不同交通需求情形下,基于车道和基于断面的速度协调控制策略的实施效果.结果表明:速度协调控制策略更加适用于中高密度,当交通需求量较高时,相比于无控制策略,基于车道和基于断面的速度协调控制模型均能降低车辆平均延误,且在大多数情形下,基于车道的速度协调控制模型效果优于基于断面的控制模型,对缓解交通拥堵、提高交通安全具有一定助益.     

基于交叉口处机动车交通行为概率的延误模型

通过分析信号控制交叉口处机动车的交通行为,利用交叉口的信号周期、有效绿灯时间,求得各种交通行为的概率和平均延误时间,提出一种基于分析各种交通行为概率的交通延误的模型。以石家庄市中山东路与建设南大街交叉口为例,采用Beckham模型对其进行交通流延误的计算。经过对结果的对比,误差为2%,在规定的误差范围内,说明基于分析交通行为概率的延误模型可以为计算交叉口处车辆的平均延误提供一种估计方法,并且求得的平均延误也可以作为评价交叉口服务水平的指标之一。     

基于Markov模糊控制模型的交叉口设计与仿真研究

针对城市交叉口交通流的特点,提出了一种基于Markov模型的模糊交叉口信号控制算法。该算法采用模糊逻辑控制,结合马尔科夫链理论对交通流分布概率进行分析,通过模糊控制器控制绿灯延时长度,来解决交通流不平衡以及配时不合理等问题,该方法能够有效的适应城市交叉口实时变化的交通状况。研究结果表明,该控制算法能够有效减少车辆平均延误时间,满足实时控制的要求。     

快速路合流区加速车道长度计算方法

为了克服现有合流区加速车道长度计算方法的缺点和合理设计快速路合流区,提出了一种新的合流区加速车道长度的计算方法.首先通过分析合流区交通流breakdown现象与加速车道长度的关系,建立了基于车辆占有率的合流区交通流breakdown事件发生概率模型.然后,利用合流区交通流breakdown事件发生的概率,建立了合流区加速车道长度的计算模型.最终实现了根据合流区主路与匝道交通量计算合流区加速车道长度的新方法.该方法不需要假设合流区主路外侧车道交通流车头时距的概率分布,克服了现有方法的不足.以北京市大羊坊的合流区为例,利用该方法绘制了不同主线交通量情况下合流区发生breakdown事件概率随加速车道长度变化的曲线,为合理设计合流区提供了依据.     

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%.     

基于元胞自动机研究驾驶员特性对信号交叉口交通流的影响

为了研究驾驶员特性对信号交叉口交通流的影响,建立基于元胞自动机的信号交叉口交通流模型,研究驾驶员行为特性对信号交叉口平均车速和车辆延误等的影响。研究表明,不同绿信比情况下,驾驶员特性均对信号交叉口交通流产生较大的影响;冲动型驾驶员比例增加会加快绿灯放行时交通密度的疏散,稳重型驾驶员比例增加可减少绿灯交通流稳定时车辆通行的延误,胆小型驾驶员比例增加可提高黄灯时间内的通行效率以及减少红灯时间内的排队延误。研究还表明,当绿信比超过0.7时,它的变化对信号交叉口交通流影响不显著。     

高速公路收费站与衔接信号交叉口协调控制研究

针对高速公路收费站与其衔接信号交叉口之间路段的交通拥堵问题,在Webster延误模型的基础上,提出一种公路收费站与衔接信号交叉口的协调控制方法。首先,在交叉口和收费站的上游检测获取基本交通流数据,预测在下一周期内交叉口和收费站的交通需求,然后以预防收费匝道、收费广场、交叉口以及衔接路段发生拥堵为约束条件,以收费站与交叉口整体区域的车均延误时间为目标函数,建立收费站与衔接信号交叉口的协调控制模型,对收费站出入口的实际通行能力和交叉口的信号配时进行协调控制,使得通行能力相互匹配,并通过权重系数的设置优先疏通出入口车流的排队。案例仿真结果表明本文方法能有效缓解交通拥堵,为高速公路出入口限流与城市道路信号相互协调控制提供了一种理论方法。     

基于深度强化学习的快速道路入口匝道信号控制方法研究

匝道合流区是公路、快速路、隧道等快速道路的交通瓶颈.为缓解匝道合流区的交通拥堵，基于强化学习理论中的深度确定性策略梯度（Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG）算法，提出了以匝道调节率和信号周期共同作为动作向量输入的匝道信号控制模型，该模型通过增设不定周期这一控制动作，拓展动作空间，使交通状态被模型更充分感知和学习，增加了模型的求解空间和优化能力，克服了只以固定周期为前提的动作输入致使输出方案并非最优解的问题.通过在SUMO中搭建仿真场景，测试所提出算法的有效性，并与其他算法进行了控制效果对比.结果表明，本文提出的模型C&R-DDPG可以显著提升效率和安全水平，对比无控制、ALINEA控制和只以匝道调节率为动作的控制，平均行程时间分别减少52.3%、31.6%、15.5%；平均延误分别下降66.3%、36.1%、11.5%；匝道平均排队长度分别减少30.2%、23.1%、9.1%；平均加速度平方和分别降低87.5%、77.7%、66.9%.