信号交叉口灯组自主优化控制方法

为了进一步提高城市交叉口交通信号控制的灵活性,满足车辆及行人随机到达条件下的精细化控制需求,文章提出一种交叉口逻辑灯组自主优化控制方法。该方法通过建立交通流向排队延误模型,以交叉口各方向交通流排队延误作为优化指标,以交通流对应的信号灯组作为最小控制单元,根据实时检测的各个交通流向的交通流量和排队延误计算结果,自组织优化由不同交通流构成的信号灯组组合相位及其绿灯时间,进而依据绿灯间隔冲突矩阵动态执行信号灯组的实时优化控制。以合肥市一个实际交叉口为例进行试验研究,试验结果表明文中方法的延误时间、停车次数比定时控制和感应控制均有大幅度的降低,可有效提高绿灯的利用率。     

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.     

绿灯充足时段交通违法监控对车速及行为决策影响分析

为了解信号交叉口处绿灯充足时段交通违法监控是否对机动车车速及驾驶人驾驶行为决策产生影响,运用录像法,分别对经过青岛市黄岛区2类4个信号交叉口绿灯充足时段的机动车进行调查。采集了车辆经过交叉口的车速、加速度、所在车道等具体数据,对经过2类信号交叉口的车速及行为决策进行对比分析;并运用logistic回归模型建立信号交叉口驾驶行为决策模型。结果表明在绿灯充足时段,在装有交通违法监控的信号交叉口,进入交叉口前的机动车车速较低,且离散程度较小;进入装有监控的信号交叉口时,驾驶人采取匀速行为决策的比例比无监控情况高22.78%;较减速行为决策相比,加速和匀速行为决策与交通违法监控、车速及所在车道有关。     

基于Logistic回归模型的闯红灯行人的人口特征研究

研究行人人口特征对闯红灯行为的影响.选取某个道路、交通和环境等条件单一的信号交叉口,从而控制这些客观因素对闯红灯行为的影响,采集1 095个过街行人数据,包括121名闯红灯行人、195名红灯时期到达路口等待绿灯通行的行人和779名绿灯期间到达并通行的行人.采用logistic回归模型,分析了行人闯红灯的选择与聚集性、性别、年龄的关系.研究结果表明,群体较之个人,男性较之女性,老年人较之青年人和中年人,闯红灯的可能性更大,从而为制定针对性的交通安全宣传策略提供指导.     

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。     

基于实车驾驶数据的信号交叉口车辆运行特性

为得到信号交叉口的车辆运行特性和驾驶模式,开展实车驾驶试验,采集车辆在自然驾驶状态下通过信号交叉口的速度、加速度等运行参数,得到了车辆速度和纵向加速度的变化趋势、分布范围和统计特征值,分析了车速与行驶距离的相关性,确定了减速停车和起步加速的驾驶模式。结果表明：车辆驶入交叉口时在停车前100米范围内车速下降最明显;而绿灯启亮后,车辆在头50米内速度提升最明显。减速距离与初速度之间具有较高的关联度,加速距离和稳定速度之间的关联度略低。减速度总体上大于加速度,85分位减速度为1.19 m/s2,85分位加速度为1 m/s2。减速度峰值出现在停车前5秒内,而加速度峰值出现在起步后的3秒内。本研究可为跟驰模型和微观交通仿真提供参数标定值,为城市交叉口信号配时和交通管理提供实际数据参考和理论依据。     

基于车路协同技术的信号交叉口改进车辆跟驰模型

为了缓解信号交叉口对交通流的阻断问题,基于车路协同技术提出了信号交叉口速度引导决策方法.考虑信号灯相位差异以及车辆可能面临的交通状况,制定了3个速度引导策略,并构建了改进车辆跟驰模型.通过数值仿真验证了所提模型的引导效果,并分析了引导区间长度对速度引导的影响.结果表明,与已有模型相比,改进车辆跟驰模型能够使更多的车辆在绿灯结束前快速通过交叉口,其他车辆通过速度引导平滑地减速停车或跟随队尾在红灯结束后不停驶通过信号交叉口,消除了车辆速度突变.此外,通过增加引导区间长度能够缓解信号交叉口车辆停车排队现象,进而提高了速度引导效果.改进车辆跟驰模型的可行性和优越性得到了证实.     

城市干道交叉口联动控制优化建模

缓解干线道路交通拥堵问题,对于解决城市道路交通问题具有重要作用。通过综合考虑主路上下游交叉口和支路对系统的影响,针对车辆加减速延误、车辆停车延误、非协调相位的车辆延误三部分对干线道路协调相位进行讨论。建立了交叉口总延误模型,并通过遗传算法对延误模型进行求解,验证模型可行性。以期对交叉口延误研究提供一定价值的参考。     

有限优先下交叉口信号设置的临界流量依据

为完善交叉口信号设置的临界流量依据,引入支路车辆穿越主路车流的风险时间函数和等待时间函数,从微观角度确定了临界间隙与主路流量函数关系,得到了有限优先现象的主路流量最小阈值为500pcu/h,并推导了有限优先下交叉口车均延误模型.在此基础上,从交通安全和效率的角度出发,确定了支路车辆穿越主路车流的最小临界间隙值为4.5s.对比设置信号前后交叉口车均延误的大小,得到了有限优先下1/1,1/2,2/2相交3种常见交叉方式需设置信号的临界流量曲线.与完全优先的主支路交叉口相比,有限优先下3种交叉方式设置信号的临界流量平均增量分别为20.33%,20.95%,21.43%. 研究成果可为信号设置临界流量的确定提供一种新的理论参考.     

基于感应控制的行人二次过街系统设计

为了改善一次过街方式交叉口的交通拥堵状况,以感应控制为核心的行人二次过街系统能够对交叉口的交通状况进行改善,并实现智能控制。系统基于对机动车道和人行横道交通信号相位的合理设置,同时利用行人和车辆检测器实时传输的数据,通过计算机分析计算,得出交叉口感应控制系统应显示的放行时间,设计出能够兼顾行人、非机动车与机动车三者安全通行的最佳方案,以此来提高交叉口道路的通行能力,保障交通安全。     

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。     

信号交叉口个体行人与群体行人过街闯红灯行为分析

行人过街闯红灯行为受道路、交通及行人自身等因素影响,为深入挖掘行人过街闯红灯行为规律,随机调查了1 157名过街行人,包含当时的道路、车流状况,如人行道长度、行人相位信号时长、行人穿越车流时的车头时距等。个体行人过街闯红灯行为与群体行人存在显著差异,利用显著性检验,判定个体行人闯红灯的显著影响因素为车流的车头时距与行人等待时间,群体行人闯红灯的显著影响因素为行人数量与行人群中最长行人等待时间。根据所得显著影响因素,建立了个体行人与群体行人闯灯率的Logit模型,结果显示:等待时间对个体行人与群体行人闯灯率的影响并无差异,当等待时间达到46 s时,个体行人与群体行人闯灯率曲线均达到拐点,此时行人违章率增加最快;当群体行人数量达到4人时,最容易激发行人群的集体闯灯行为。结论为交叉口信号配时及行人违法闯红灯的管理提供的了参考。     

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...     

考虑主路左转延误的主路优先交叉口信号设置流量阈值

为了进一步完善主路优先交叉口信号灯设置流量条件,考虑了主路左转车流延误对交叉口信号灯设置条件的影响.通过分析主路左转车流在信号灯设置前后的交通特性,利用控制延误方法和Webster方法的研究思路,分别建立主路左转车流在信号灯设置前后的车均延误改进模型.从交叉口交通运行效率的角度出发,以交叉口车均延误作为判别指标,建立信号灯设置前后交叉口等车均延误曲线,以此曲线作为判断交叉口是否需要设置信号灯的阈值条件,同时还给出了不同主路左转车流比例下的流量阈值.与美国MUTCD提出的阈值曲线相比,考虑左转车流延误影响的流量阈值曲线更符合我国主路优先交叉口交通特性,具有更强的实用性.     

信号交叉口右转交通安全的影响因素研究

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理,收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹,以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标,采用CatBoost-SHAP模型分析了交叉口设计、交通运行和驾驶人特征对右转车辆行驶稳定性和行人过街安全性的影响重要度,运用路径分析探索了各因素对交叉口右转运行安全的影响路径.研究结果表明：交叉口设计和交通运行特征既对行人过街安全有直接作用,又通过影响右转车辆的最大减速度对其产生间接作用.交叉口转弯半径的增加会降低右转车辆行驶稳定性,增大行人过街的安全风险;相比右转专用车道和直右混行车道,交通岛后右转车道上的行人面临更大的事故风险,驾驶员的平均穿行速度和最大减速度最高可分别增加2.182m·s^-1和1.034m·s^-2;右转车辆在行人流量增大时运行更加平稳,在后方有直行车辆跟随且鸣笛时则表现得更为激进.     

交叉口绿灯信号倒计时等因素对车速的影响

针对绿灯信号倒计时与其他道路交通因素对交通运行的综合作用问题,选择6处道路交叉口为调查地点,使用雷达测速设备采集进口道自由流车速及车辆通过的时间点,同时标记超速数据。运用描述统计及假设检验、方差分析、列联表等推断统计方法分析速度均值、离散度、超速率等数据与绿灯信号倒计时等因素之间的关系。结果发现：是否安装交通违法检测设备对车速均值具有显著影响,而绿灯信号倒计时则没有显著影响;在绿灯信号倒计时且无交通违法检测设备的情况下,车辆速度均值会更高;绿灯倒计时会对超速比例产生影响。研究结果表明,单独使用绿灯信号倒计时会对交通安全产生不利影响,应同时安装交通违法检测设备,会使车速与超速率得到有效控制。     

信号灯交叉口处综合待行区的建模与模拟

采用多车道元胞自动机模型研究综合待行区的孤立信号灯交叉口系统,分析待行区长度和信号灯周期对道路通行能力的影响.结果表明,综合待行区的合理设置在进口流量较大时能明显提高道路通行能力,减少交叉口停车时间,但同时也会增加停车次数.对于一定的信号周期,存在一个临界待行区长度.当待行区长度小于临界长度时,通行能力随待行区长度的增加而增大;但超过临界长度时,通行能力逐渐减小.     

基于卡尔曼滤波理论的实时交通信号控制研究

针对城市交通信号灯单独控制,以及信号配时固定等问题,提出一种基于卡尔曼滤波理论的实时交通信号控制方法。该方法利用卡尔曼滤波理论,对通过道路交叉口下阶段交通流量进行预测,并更新交通信号配时。通过对交叉口高峰小时交通流量实时调研,采用卡尔曼滤波理论预测交通流量后,对信号配时进行实时优化,并采用VISSIM软件对此交叉口进行仿真,仿真结果表明,车辆排队长度缩短,停车次数下降,通行效率得到大幅提高。     

基于车路协同的行人过街主动安全预警系统

为了解决交叉口信号过渡期间行人与车辆常因路权不明确而产生冲突导致交通事故的问题,设计基于车路协同的行人过街主动安全预警系统;采用模块化设计方案,将该系统分为检测模块、控制模块、预警模块及无线通信模块;该系统检测行人和车辆的位置与速度,并对冲突情况进行判别,针对不同情况,执行相应的预警方案;该系统通过语音提示桩对行人进行预警,通过智能斑马线的不同颜色显示,对行人和车辆进行双向预警;在对停车视距模型和行人过街安全心理模型进行改进的基础上,提出考虑人车特性的车辆安全制动距离模型。结果表明：所提出的模型将多种因素协同耦合,考虑了车辆大小和类型对行人心理的影响,具有安全性和有效性;所设计的系统从理论和技术2个方面解决了行人过街安全问题。     

考虑信号灯状态的经济车速规划

为解决车辆在信号灯控制区域频繁启停造成的通行延误和通行效率低问题,提出了考虑信号灯状态的经济车速规划方法。首先,借助车路协同技术通过车-车、车-路交互获得车辆当前的位置和运动状态数据,以及信号灯相位信息,对近信号控制区车辆通行特征及路口可通过性进行判定,建立车辆通行引导控制模型;其次,对各驾驶行为下车辆时空轨迹进行分析,分别以路口停车次数及车辆延误最小为目标,建立统一优化目标函数,利用多目标粒子群算法求得最优经济车速,以向驾驶员提供车速建议;最后,为验证车速引导模型的有效性,利用PreScan、Vissim和MATLAB/Simulink联合仿真。结果表明,该方法可有效避免红灯停车,车辆行程时间可减少18.7%,停车次数在高车流密度下减少44%以上,车辆延误减少45%。