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。     

基于粒子群算法的多效益交叉口信号配时模型

城市交通的延误主要发生于交叉口,提高交叉口信号的运行效率对缓解交通拥堵具有重要作用。本文建立了基于车辆平均延误、停车次数和通行能力的多效益信号配时优化模型,并使用了粒子群算法进行编程求解。实际案例分析结果表明,模型求解出的优化配时方案降低了交叉口车均延误和停车次数,同时提高了交叉口的通行能力,综合改善了交叉口的多个指标,对提高交叉口的运行效率具有显著作用。     

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。     

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。     

信号交叉口智能电动汽车转弯车速引导策略

为实现智能电动汽车在信号交叉口节能、高效地转弯通行,基于目标引导车速相关联的电动车能耗模型,提出信号交叉口智能电动汽车转弯车速引导策略。针对需要加/减速引导通行的场景,借助车联网系统获取前方车辆和对向来车的运动信息及信号灯状态信息,结合自车运动信息综合分析确定出可使车辆不停车通过交叉口的速度引导范围,进而通过建立综合考虑车辆能耗和通行时间的多目标优化函数,运用NSGA-II算法在引导范围内寻求最优引导车速。以典型交叉口左转通行为例开展Matlab仿真实验,结果表明,采用加速引导策略时车辆能耗降低6.59%,通行时间减少71.11%;采用减速引导策略最高可使能耗降低6.07%,通行时间减少23.01%。实车实验结果表明,采用加速引导策略最高可降低能耗5.32%,通行时间减少68.12%;减速引导策略最高可使能耗降低5.14%,通行时间减少17.72%。     

部分联网环境下交叉口排队长度估算与信号自适应控制

为改善城市道路交叉口的交通拥堵状况,克服传统交叉口感应控制的弊端,提出了部分车辆联网环境下交叉口实时车辆排队长度的估测算法,建立了基于延误时间最小化的通行优先级计算模型,在此基础上综合考虑交叉口通行安全等因素,设计了交通流向动态组合的交叉口自适应控制方法.为了验证模型与方法的准确性和可行性,通过对VISSIM-COM编程完整地实现了上述控制逻辑,并选取典型交叉口进行仿真验证.结果表明:文中提出的排队长度估测算法具有较高的准确性;相比传统感应控制和固定配时设计,文中提出的控制模型在交叉口平均排队长度方面的优化幅度达70%,平均延误时间分别降低约65%和55%,并且弥补了传统感应控制在接近饱和及过饱和交通状态下疏导能力不足的缺陷,有效地提高了交叉口运行效率.     

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.     

基于冲突相位组的自动驾驶交叉口行人过街控制方法

【目的】在无信号控制的自动驾驶环境下,自动驾驶车辆的通行轨迹将与过街行人产生大量冲突,如何利用交通控制手段使行人安全通过交叉口,并避免对自动驾驶车辆的通行造成较大的干扰,是亟待解决的关键问题。【方法】本文提出一种基于冲突相位组的自动驾驶交叉口行人过街控制方法,将到达交叉口的车辆流向分为4个冲突相位组,在各相位组内单独分配通行时间,基于冲突相位组对自动驾驶车辆和行人过街的通行时间进行建模;在穿插式通行模式的基础上,使用行人信号灯保障行人过街需求,建立考虑行人二次过街的自动驾驶交叉口交通控制模型。模型以交叉口各流向需求量与实际交通量乘积之和最大为目标,以各流向允许车辆通行的时间比例和行人信号灯状态为决策变量,综合考虑交通流量、行人和车辆通行权等约束,建立混合整数线性规划模型（mixed-integer linear program,MILP）,该控制模型可为各流向的车辆和行人分配通行权。【结果】本文模型的车均延误较定时控制方案的降低26.74%,较单次过街模型的降低11.53%,人均延误较定时控制方案的降低51.66%,较单次过街模型的降低36.20%。这表明本文模型能有效提升交叉口的通行...     

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。     

自动车环境下交叉口无信号混合控制策略研究

针对交叉口拥挤且主路和支路流量有较大差异的自动车场景下,基于预约的先到先得（First Come First Serve, FCFS）控制策略效率低于信号配时策略的悖论,提出了一种结合FCFS和车队控制的交叉口无信号混合控制策略.在保证安全性的前提下,以延误最低为目标,优化车辆的通行顺序.引入启发式冲突协调算法和取消预约机制,根据车辆所在车道的车流量区分车辆的优先级,车辆根据实时车流量状况自适应地组成车队通过交叉口,从而减少FCFS策略产生的频繁通行权交换,保证车流量大方向车辆通行的连续性.仿真结果表明：在悖论场景下,混合控制策略较FCFS策略能减少55.84%的总延误.当交叉口总体车流量较大且主路与支路车流量差异较明显时,混合控制策略较FCFS策略在减少延误、提高交叉口通行能力方面的优势更明显.     

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。     

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。     

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。     

基于VISSIM仿真的对称交叉口交通延误分析

对称交叉口具有可以显著提升交叉口通行能力、设置费用低,节约土地等优势.对比对称交叉口和常规交叉口车辆和行人延误,分析对称交叉口在不同交通流量、不同转向车流比例下车辆延误变化,总结对称交叉口发挥效益最优的交通条件,对后续对称交叉口的推广和实地应用具有重要意义.利用VISSIM软件,仿真对比车流状况相同的传统交叉口和对称交...     

面向城市交通事故的多节点自组织信号控制优化

城市道路发生交通事故后,事故区会形成通行瓶颈,若上游汇入事故区的车流不加以管控,则会导致车流在瓶颈区形成排队,甚至造成排队溢流、拥挤扩散.针对此问题,本文在获取事故路段通行能力和上游交叉口车辆流量流向的基础上,基于交通流均衡原理,构建事故点上游多节点交叉口分级截流的信号控制优化模型,以限制上游汇入事故点的交通量,同时在模型中考虑上游截流交叉口进口道的饱和度、排队长度、截流时长和主要截流路线,防止拥堵转移并减小调控交叉口的范围.案例仿真表明：该模型能够有效抑制事故点的排队长度,避免拥堵扩散,使路网平均车速提升20.54%,平均单车延误降低24.83%,且不会对周边路网造成较大负担.研究成果可为交通事故拥堵治理提供决策依据和方法参考.     

基于Synchro Studio的行人专用相位仿真研究

基于Synchro Studio软件包对饱和交叉口进行了仿真分析,对有、无行人专用相位带来的车辆延误进行了对比。分析数据表明,当交叉口交通状况处于饱和状态时,行人专用相位对交叉口影响很大。取消行人专用相位后,各方向车辆延误大幅减小,交叉口服务水平显著提高。研究表明,对于饱和交叉口,在其它改善措施难以实施的情况下,取消行人专用相位对提高交叉口通行能力、缓解交通拥堵是非常有效的。     

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。