城市快速路入口匝道与交叉口协调控制策略

为提高城市快速路的运行效率,避免快速路入口匝道处发生拥堵并影响地面交通,结合快速路交通状态的实时判别、匝道调节率及交叉口信号配时方案,提出了针对快速路典型交通状态下的精准协同控制模型。协调控制模型的四个子模型为,流量精准推送模型、交叉口关键相位迟闭、早断配时优化模型、匝道排队调节控制模型。案例仿真表明：协调控制信号迟闭策略下匝道通过流量、车均延误,交叉口平均排队长度、车均延误分别优化了2.3%、40.4%、21.8%、22.4%;协调控制信号早断策略下匝道车均延误、平均排队长度,交叉口平均排队长度、车均延误分别优化了22.6%、31.7%、9.7%、4.5%;协调控制较大程度上提升了研究区域运行效率。     

城市快速路出口匝道与衔接交叉口的协调控制

针对快速路与常规道路的衔接段交通拥堵等问题,首先提出辅路排队长度约束,建立出口匝道与衔接交叉口交织段的排队模型。其次,基于匝道控制理论和分层协调控制的思想,以快速路主路的最佳运行状态为控制目标,确定出口匝道调节率,建立了出口匝道与衔接交叉口的协调控制模型。最后应用Vissim仿真软件进行验证,证实了协调控制方法的有效性。     

基于MLD-MPC的快速路出口与辅路协调控制

城市交通信号控制系统是典型的混杂控制系统。针对当前大中城市普遍存在的快速路出口匝道、辅路及下游交叉口的信号协调控制问题,研究了一种多信号自适应控制方法,以保证出口匝道排队长度较小且下游交叉口排队不溢流。首先,基于车道路段当量排队长度建立状态方程,分别选取出口匝道、辅路交叉口和下游交叉口排队长度为连续状态变量,信号灯切换信号为离散控制变量;其次,以有限排队长度为模型约束,建立了包含快速路出口匝道、辅路及下游交叉口排队长度和信号状态的混合逻辑动态MLD模型;然后,比较研究了快速路出口匝道有信号灯控、无信号灯控两种不同情况下的MPC模型预测控制方法。仿真结果表明,基于MLD-MPC的控制方法可解决快速路出口匝道与辅路及下游交叉口的多交叉口信号协调控制问题。     

基于VISSIM-Synchro联合仿真的半苜蓿叶立交匝道分流及协调控制优化

与全苜蓿叶互通立交相比,半苜蓿叶互通立交单匝道出口及其衔接区易出现交通流混杂、通行能力饱和甚至严重拥堵等问题。为此,在交通冲突分析及现状评价基础上,设计一种主线出口匝道附加左转匝道的分流方案,VISSIM仿真模拟表明匝道分流后停车延误及排队等交通效益指标有了不同程度改进,交叉口服务水平由D级升为C级,验证了分流设计的合理性。为进一步提高通行能力,将新设计出口匝道与次干道协调控制,联合Synchro仿真软件依次对各交叉口节点的相位、周期及相位差进行改进。仿真结果表明,在对四组信号灯周期进行优化的基础上,优化有效绿灯时间和相位差,可减少延误,使交叉口服务水平从C级提升为B级,验证了将匝道出口与干线统一协调控制的必要性和有效性。     

改进粒子群优化的关联交叉口协调控制

提出了基于改进粒子群优化的关联交叉口协调控制方法。建立了关于排队长度的交通流模型和协调控制目标函数,利用改进粒子群算法对各交叉口绿信比和考虑双向绿波的相位差进行求解,实现了关联交叉口的最优控制。以实际采集的几个关联交叉口的交通数据仿真表明,相比单向绿波控制和感应控制,所提方法可有效减少延误和平均排队长度。     

城市道路分层动态协调控制技术

为了缓解城市道路车流拥堵问题，提出了一种城市道路分层动态协调控制技术。首先将城市道路按纵向分为三层：匝道层、普通道路层和快速路主线层；然后采用BP神经网络预测下游动态临界车辆占有率，根据匝道相对排队长度和下游动态临界车辆占有率，匝道层设计了一种用于匝道子区划分的函数，将匝道层横向分为主匝道子区和从匝道子区；其次根据相邻路口关联度将普通道路层划分为不同控制子区，利用动态交通流数据修正周期公式，考虑十字交叉口驶向匝道车流量对绿信比进行调整；快速路主线层无十字交叉口不做横向分层。最后根据该分层方法确定动态协调控制算法。仿真结果表明：该分层动态协调控制方法能够有效提高城市道路协调控制范围和车辆行车速度。     

交叉口的信号优化与仿真

以减小车均延误为目标,在调查交叉口交通流量和当前信号控制的基础上,采用韦伯斯特配时算法进行优化计算,并通过通行能力、交通流量比等指标来确定信号周期时长和各相位绿灯时间,改善相位饱和度,从而充分利用道路的通行能力。以建设大道新华路交叉口为例,基于实际数据对优化前后的交叉口利用vissim软件进行仿真,结果表明,优化后各相位的饱和度较优化前更为平均,没有出现很高或很低的极端情况,优化后的车均延误明显改善。     

基于混合Gamma分布的交叉口感应控制延误模型

为适应交叉口多态特征交通流,采用期望最大化算法,选取稠密性混合Gamma分布函数,准确拟合交叉口到达车头时距,统计交叉口进口到达交通量概率.以两相位全感应控制交叉口为例,根据交通量统计概率和信号相位状态获得每相位最大排队长度,并由此提出交叉口感应控制延误模型.在混合Gamma分布拟合精度不低于95%条件下的计算实例表明,基于混合Gamma分布的感应控制延误与实际结果更为吻合.     

基于粒子群优化算法的多交叉口信号配时*

以城市道路多个单点信号控制交叉口组成的绿波系统为研究对象,对绿波系统的交叉口信号配时优化进行研究。通过对路段和干线机动车流进行协调控制设计,以西安市某两相邻交叉口晚高峰时段各进口道的交通量、通行能力、饱和流量以及各交叉口进口道的实际车均延误时间为约束,确定各交叉口的信号周期及各相位有效绿灯时长,使得干线延误量最小。设计了PSO算法的编码方式,分别采用PSO算法、灾变PSO算法和二阶振荡PSO算法对多交叉口交通信号配时进行优化计算。仿真实验表明,二阶振荡PSO算法在该实例中表现最优。     

基于粒子群算法的多匝道协调控制

高速公路入口多匝道协调控制是调节各个入口匝道进入到主线的交通量,从而使主线交通流处于最佳状态。由于多个入口匝道相互关联和相互影响,多匝道协调控制具有强的耦合性、非线性和时变性。针对上述问题,提出了一种基于系统分层和粒子群优化算法的控制方法。首先论述了高速公路多匝道系统的原理模型;然后阐述了多匝道协调控制系统的实现,系统由协调控制层和直接控制层组成,其中前者负责模型选择、参数调整和确定期望的密度轨迹,后者采用比例积分微分控制器实施控制,并引入粒子群算法对控制器的比例系数、积分系数和微分系数进行优化;最后进行了仿真实验。结果表明,当高速公路出现交通拥堵时,系统能够快速地消除拥堵,并使主线交通流趋于稳定。该方法为高速公路多匝道控制提供了一种切实可行的新途径。     

考虑边界交叉口交通拥堵的反馈阀门控制

基于路网宏观基本图(macroscopic fundamental diagram, MFD)实施城市区域交通控制时,为了防止边界交叉口受阻方向的车辆排队长度过长,同时提高路网内车辆完成率,提出了考虑受控区域边界交叉口交通拥堵状况的交通流反馈阀门控制方法,通过对边界控制阀门处路段存放车辆富余空间的分析,提出了阀门交叉口位置和数量选择模型;针对可能造成的阀门交叉口交通拥堵,提出了受控区域边界拥堵交通流分配算法,也即通过提前调节阀门上游交叉口的绿灯时间,把部分交通流提前控制在其它相邻上游交叉口.通过实际路网仿真,结果表明该方法可以有效控制阀门交叉口的车辆排队长度,降低阀门交叉口车辆平均延误时间和平均停车次数.     

基于GA-PDD的干线信号协调控制优化

针对城市交通干线负荷量大、信号配时计算效率低、协调优化约束条件多的特点,提出了基于比例分配解码方法的遗传算法(GA-PDD)协调控制策略,采用交通波理论建立了排队长度预测模型并以干线系统内车辆平均延误时间最小为目标函数建立了遗传算法优化模型,采用比例分配解码方法来进行求解.分别采用单点信号控制、定时协调信号控制和基于GA-PDD的协调控制3种控制策略对某城市干线实例进行对比仿真实验,仿真结果表明,随着调用周期的增大,GA-PDD控制策略的车辆平均停车次数和延误时间逐渐减小,调用周期在15 min及以上时,优于单点信号控制和定时协调控制,验证了不频繁剧烈地改变干线上的信号周期和相位差时,GA-PDD控制策略具有可行性和有效性.     

基于ε-支持向量回归理论的区域交通信号智能控制

城市交通信号控制是当前智能交通领域的研究热点之一.针对区域交通信号协同控制的实时性和准确性,提出一种基于ε-支持向量回归(SVR)非线性回归理论的智能控制方法(ICSRTS).该方法在无线传感网络结构的基础上结合已有的数据汇聚算法,并采用分簇策略将区域交通控制系统建模成一类集成信息调度与控制的离散切换系统.在离散切换系统中,不仅考虑了数据包传输的网络时延和丢包率,而且观测器利用改进的ε-SVR训练方法实现对多数据源融合的交通信号状态的在线预测并通过控制器进行总体协调控制.运用Lyapunov 函数方法验证了该系统的渐近稳定性及其可调度性. 仿真结果表明,ICSRTS方法相比普通模糊神经网络控制和普通ε-SVR预测算法在交叉口平均延误时间方面具有较好的性能.因此,该方法能实时、有效地对区域交通信号进行协调控制,从而减少了区域内的交通拥堵和能源消耗.     

基于Q学习的单路口交通信号协调控制

Q学习通过与外部环境的交互来进行单路口的交通信号自适应控制。在城市交通愈加拥堵的时代背景下,为了缓解交通拥堵,提出一种结合SCOOT系统对绿信比优化方法的Q学习算法。本文将SCOOT系统中对绿信比优化的方法与Q学习相结合,即通过结合车均延误率以及停车次数等时间因素以及经济因素2方面,建立新的数学模型来作为本算法的成本函数并建立一种连续的奖惩函数,在此基础上详细介绍Q学习算法在单路口上的运行过程并且通过与Webster延误率和基于最小车均延误率的Q学习进行横向对比,验证了此算法优于定时控制以及基于车均延误的Q学习算法。相对于这2种算法,本文提出的算法更加适合单路口的绿信比优化。     

基于DEVS的交叉路口建模与仿真

考虑有信号控制的交叉路口内车辆之间、车辆与行人之间的冲突，在离散事件仿真规范（DEVS）框架下构建了交叉路口微观交通仿真模型.以某市典型交叉路口观察数据标定仿真参数，将仿真结果与按《城市道路设计规范》计算得到的通行能力进行比较，验证了模型.在此基础上，首先，仿真分析了不同左转比例对交叉路口通行能力的影响；然后，基于各方向等待通过交叉路口的车辆数目设计了智能绿信比控制策略.仿真试验表明：通行能力随着左转车比例的增加先上升后下降；智能绿信比控制能显著提升交叉路口通行能力，明显降低平均引道延误时间.由此证明仿真模型能真实地模拟交叉路口各因素间的相互作用，且易于扩充，通用性强，能够用于其它智能交通问题的研究.     

城市快速路入口匝道控制策略比较分析

入口匝遭控制是缓解城市快速路交通拥挤最有效的方法之一；首先阐述了城市快速路入口匝道控制的基本原理和作用，对匝道控制策略进行了分类，在此基础上，对各种入口匝道控制策略进行了比较研究，分析了各自的优缺点以及适用范围，最后，根据快速路构造上的特点，对入口匝道控制的研究方向进行了展望。     

单点交通信号控制系统的优化设计

针对城市固定相序的单路口多相位交通信号进行控制,本文设计了基于车流量预测的动态调整相位最大绿灯时间的模糊控制系统。综合考虑当前相位、后续相位的交通需求度,以此决定绿灯时间分配。通过模拟交通指挥者实际进行交通控制,实时根据各相位车辆的多少进行信号的智能控制。采用遗传算法对模糊隶属度函数进行优化调整,使隶属函数的选取更为合理,随交通状况的改变自适应地调整。仿真结果表明,该方法能有效降低通行车辆在交叉口的平均等待时间,明显优于传统控制方法,并且能更有效地处理随机性较大、不确定性较强的交通流。     

基于视频排队长度管理的小步增减绿信比优化方法

针对高峰期间交叉口各进口道排队不均衡或溢出的现象，提出了一种基于视频排队长度管理的小步增减绿信比方法。首先，判断红灯结束时的排队状态及绿灯结束时的排队长度等级；然后，计算各个相位绿灯时间的增减量；最后，以均衡各进口道排队长度为目标，实现各相位绿灯时间与各进口道排队长度的动态平衡。实验结果表明，所提优化方法能有效地均衡各个进口道的排队长度，降低交叉口的通行延误和交通拥堵。当相位绿信比与排队长度不匹配时，该优化方法能快速进行绿信比调整，以适应排队长度的变化。