智慧城市路网交通流量均衡性优化调度方法

早高峰和晚高峰时段的路网交通混乱,极易发生拥堵情况,为缓解交通系统压力,设计节点元胞划分下智慧城市路网交通流量均衡性优化调度方法。获取不同交通路线间的流量分离函数,定义路径交通流量和可用路段费用,得到出行者在某段路径上的概率函数,计算智慧城市路网各路段交通流量;获取流量守恒和车辆传递函数,计算可变元胞的单独序列,建立交通节点元胞划分模型;设计交通流量均衡性优化调度算法,得到城市路网均衡性的优化调度结果。设置仿真参数,对比优化前后三个路网模型的路径流量,仿真结果显示：早高峰和晚高峰时段路段内的路径流量明显降低,在其他时段,优化后的路径流量也不同程度下降,且路网模型越复杂,该优化方法的调度效果越好。     

自由流速度变化下不同路网形态性能变化分析

在经典元胞传输模型的基础上,采用全局无控制策略构建城市道路元胞传输模型,对方格网式路网和环形放射式路网进行仿真。定量分析在自由流速度增大情况下2种路网网络性能变化迥异。仿真结果表明:方格网式路网和环形放射式路网走走停停的次数都随着自由流速度逐渐增大而增多;但随着自由流速度增大,方格网式路网总行车里程先增大后减小;而环形放射式路网总行车里程只呈现增大趋势。     

交叉口信号控制方案描述仿真模型

提出了一种交叉口多相位信号控制方案描述仿真模型，该模型较好地反映交叉口信号控制方案及其在仿真时段内的动态变化过程，为交通仿真模型真实地反映路网交通状态以及利用仿真系统评价交叉口信号控制方案奠定了基础。     

基于云网格集成调度的防拥堵车辆路径规划算法

在道路交通路网中,车辆拥堵问题是流量与路网结构之间相互作用的一个复杂动态过程,通过车辆路径规划,实现对路网网格集成调度,从而提高路网通行吞吐量。传统方法采用并行微观交通动态负载平衡预测算法实现车辆拥堵调度和车辆路径规划,不能准确判断路面上的车辆密度,路径规划效益不好。提出一种基于云网格集成调度的防拥堵车辆路径规划算法,即构建基于Small-World模型的云网格路网模型,采用RFID标签信息进行路况信息采集,实现交通网络拥堵评估信息特征的提取,采用固有模态函数加权平均求得各车道的车辆拥塞状态函数,对所有车道内车辆密度取统计平均可获得簇内的车辆密度。设计交通路网拥堵检测算法来对当前个体道路信息进行一维邻域搜索,从而实现车辆路径规划控制目标函数最佳寻优。通过动态博弈的方式求得车辆防拥堵路径的近似最优轨迹,实现路径规划算法的改进。仿真结果表明,该算法能准确规划车辆路径,实现最优路径控制,从而提高严重拥堵路段的车流速度和路网吞吐性能,性能优越。     

一种数据丢包情况下的交叉口排队长度均衡控制方法

针对交通数据在传输过程中随机丢包造成交通拥堵的问题,提出一种新的交叉口排队长度均衡控制方法。考虑到交叉口交通控制的重复特性和强非线性,将无模型自适应迭代学习控制方案应用于交叉口排队长度控制中,通过实时调整各交叉口的信号配时方案来调节路口车辆的排队长度,实现各交叉口排队长度的均衡。针对道路交通网络控制中排队长度差值数据在传输过程中存在的丢包现象,将数据丢失现象描述为概率已知的伯努利序列,提出数据丢失情况下的补偿算法,即利用上次迭代的输出数据、伪梯度的估计值和控制输入差值对丢失数据进行补偿,解决存在数据丢包情况下多交叉口排队长度均衡控制问题。仿真结果表明,该方法在数据丢包的情况下迭代100次左右能够收敛于期望值并达到期望控制效果,验证了补偿算法的有效性。     

基于元胞传输模型的交通信号优化控制与仿真

由于元胞传输模型更能详细描述实际的交通情况,因此在建立平面交叉口元胞传输模型的基础上,以交叉口延误最小为优化控制目标,利用自适应遗传算法进行优化从而得到配时方案,并以单交叉口为实例进行仿真。结果表明,相比传统遗传控制算法,自适应遗传算法既能够减少车辆延误,也能加快收敛速度。     

自由流速度变化下快速路路网性能变化研究

在经典元胞传输模型的基础上,采用上下匝道无控制策略构建快速路元胞传输模型。依据模型算法对城市快速路进行仿真,分析广义路网容量和狭义路网容量与系统总延误之间的关系。仿真结果表明：在自由流速度逐渐增大情况下,城市快速路总延误先减小后增大,而广义路网容和狭义路网容量都是先增大后减小,总延误谷值与路网容量峰值相对应。确定该结论在一定条件下与城市快速路越快越堵悖论具有一致性。     

基于元胞自动机的自行车流模型

研究交通系统中自行车流模型问题,为克服传统交通流模型难以表达自行车不遵循车道随机蛇行和穿插特性,能获得精确自行车交通流参数的问题,提出一个新的基于元胞自动机理论的自行车流模型.在对自行车元胞空间结构及状态值等参数进行重新定义的基础上,模型中创新地引入随机偏移概率来描述自行车骑行时的随机蛇行与穿插行为.在模型中引入不同随机偏移概率值来仿真,对所获得交通流参数分析,认为蛇行及穿插行为使自行车流容易发生阻塞并降低了车道通行能力,结果表明,符合自行车流的观测统计特征和客观现象,说明引入随机偏移概率的合理性.模型为进一步研究混合交通流阻塞形成机理提供了一种可靠方法.     

基于路段速度的信号交叉口运行评价方法

交叉口是城市道路交通系统中的重要组成部分,现有的交叉口运行评价方法大多基于交通调查数据,无法高效地对全路网的交叉口进行实时的评价,为此,提出一种基于路段速度的信号交叉口运行评价方法,可以实现对交叉口运行状况全路网、实时的评价。将路段速度数据与交叉口位置数据进行匹配,采用交叉口进口道临近路段的速度判定交叉口的服务水平等级,然后通过拥堵频率统计识别常发性拥堵交叉口,并根据常发拥堵的时段不同将其分为三类,即高峰拥堵交叉口、平峰拥堵交叉口和全天拥堵交叉口,以便后续有针对性地对各类交叉口进行专项治理与管控。实测数据表明,该评价方法的服务水平平均绝对误差为0.32,误差仅为6.33%,说明所提出的交叉口运行评价方法的有效性。     

基于实测流量的局域路网随机分配模型

针对城市局域路网所能获取的出行需求条件通常是重要交叉口的流量数据,而不是完整的出行OD矩阵的特点,在分析城市道路转弯比例时变稳定性的基础上,采用交叉口转弯比例作为重要参数,建立基于蒙特卡罗随机系统模拟思想的局域路网交通分配模型,并给出局域路网仿真分配系数矩阵的计算方法。将该模型在实际路网中进行应用测试,分配流量与实测数据的比对结果验证了该方法的适用性。     

城市交叉路口交通流传递函数模型研究

为研究交通流对象动态特性,提出了描述城市交通流对象的一般模型结构,确定了描述单路口交通流为代表的城市路网交通流的典型动态环节。通过设计不同的仿真试验内容,获得了不同条件下的不同仿真交通流的输入输出数据,基于系统辨识的方法分别建立了单路口交通流的传递函数模型。研究表明,城市交通流的周期控制通道传递函数为三阶系统;绿信比控制通道传递函数为二阶系统。该传递函数模型能够很好地描述交通流状态,可以用于交通流对象动态特性研究。     

基于TCPN的交叉口信号控制模型与优化

针对城市路网中交叉口车辆通行效率低下,交通信号控制策略难于满足输入路段上车流变化的问题,本文提出了一种基于时延赋色Petri网的交叉口交通流优化控制模型。首先建立路段车流、交叉口车流和交通信号控制的TCPN模型,其次建立以交叉口输入路段车辆数最小为目标的车流优化方程。在假设信号周期固定的前提下,利用15个周期采集的交叉口输入、输出路段车辆数,求解满足优化目标的相位配时,确保交叉口输出车辆数最大,且输入路段上待通过车辆平均数最小。仿真结果表明,交叉口的通行能力显著提高,各输出路段上的车辆平均数分别增加了13.3%,9.7%,9.8%和4.3%。     

三维城市道路仿真模型构建

通过对现有城市道路模型的分析,提出了使用ArcGIS软件构建三维城市道路仿真模型。构造了道路几何网络模块、交通检测模块和控制管理设施模块的二维和三维模型。重点介绍了交叉口节点的二维模型建立,以及基于数字高程图得到城市道路的三维模型。最后将该模型应用于微观交通仿真系统中,可以为仿真系统中其它仿真模型提供空间参照、几何模型和逻辑模型,为各类交通行为数学模型提供存储空间和作用空间,为各种程序算法提供调度接口。与其它道路模型比,该模型能更准确、细致地反映道路网的拓扑关系和道路几何条件,从而为交通仿真模型真实地反映路网交通状态奠定了基础。     

基于复杂网络的路网交通拥堵评估仿真模型

为了能够深入分析路网交通拥堵动态演进过程, 为交通拥堵治理提供决策分析工具, 提出了一个基于复杂网络的路网拥堵评估仿真模型。通过将路段阻抗概念引入复杂网络理论, 实现了路网拓扑模型和流量模型的结合; 此外, 还提出了虚拟测试车辆遍历的路网通行能力评估方法, 对不同路网条件下的道路通行能力进行评估。最后在PC系统上实现了完整的路网拥堵评估仿真系统, 并利用该系统对拥堵路段数量、交通流量和路网拓扑结构等因素对路网通行能力的影响进行了仿真分析。仿真实验结果与经典交通理论分析结果一致, 并能反映更多的动态过程信息, 表明该模型能够准确有效地进行交通路网拥堵评估, 可以为相应的交通拥堵管理决策提供依据。     

A Dynamic Road Incident Information Delivery Strategy to Reduce Urban Traffic Congestion

Advanced information and communication technologies can be used to facilitate traffic incident management. If an incident is detected and blocks a road link, in order to reduce the incident-induced traffic congestion, a dynamic strategy to deliver incident information to selected drivers and help them make detours in urban areas is proposed by this work. Time-dependent shortest path algorithms are used to generate a subnetwork where vehicles should receive such information. A simulation approach based on an extended cell transmission model is used to describe traffic flow in urban networks where path information and traffic flow at downstream road links are well modeled. Simulation results reveal the influences of some major parameters of an incident-induced congestion dissipation process such as the ratio of route-changing vehicles to the total vehicles, operation time interval of the proposed strategy, traffic density in the traffic network, and the scope of the area where traffic incident information is delivered. The results can be used to improve the state of the art in preventing urban road traffic congestion caused by incidents.      

融合改进关联度与Newman算法的区域交通划分研究

针对区域路网复杂度高、现有子区动态划分方法的不足,以优化区域协调控制为目标,提出一种基于引入改进关联度模型的改进Newman算法的区域路网动态划分方法。综合分析车队离散性和车流密度两种因素,提出了一种改进关联度模型;以模块度Q为划分标准,将交叉口关联度作为边权,改进传统的无权社团凝聚算法,使其能够依据交通流特性将路网动态划分为不同子区。仿真实验结果表明,所提出的改进划分方法能够有效结合实际交通流特性,对路网子区进行更加准确的实时动态划分。     

结合用户感知模型的多值CA仿真及应用

针对目前自行车道通行能力难以实测以及服务水平评价方法不尽合理的问题，提出了一种用于自行车道服务水平评价的仿真方法。从用户心理空间出发，构建了用户感知模型。对现有的多值元胞自动机模型进行了改进，构建了基于两步骤移动机制的混合自行车流多值元胞自动机模型。将用户感知模型和多值元胞自动机相结合应用于桂林市中山南路自行车道服务水平的评价，结果表明，该方法使得服务水平有了合理的划分，评价结果能准确地反应路段上的实际交通流状态、用户感知和道路的利用率。     

基于成本车流模型的城市交叉路口优化控制

针对存在随机故障的城市交叉路口信号优化问题,从控制理论角度出发,根据其自身特性,借用最优生产控制思想,首次提出了道路和车流运行成本模型,且同时考虑路口的随机故障因素;在此基础上根据系统中存在多级时标和不可靠性、以及呈现一种递阶结构和运行不均衡的特点,将问题分解成不同层次的动态优化子问题,采用递阶控制策略对其进行降阶分解,从而得到交叉路口的优化控制策略.仿真结果表明,该模型更宜于实施于实际交通最优控制中.