过饱和交通状态下的停车延误协调控制模型_卢凯
过饱和信号交叉口的多目标控制模型
过饱和信号交叉口的多目标控制模型
唐德华;许伦辉;林泉
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2009(009)019
【摘要】过饱和条件下信号交叉口优化控制往往是采用可以接受的最大信号周期,忽略了其他性能指标,并非真正意义上的最优.以典型的十字交叉口、四相位信号控
制为例,根据车辆初始排队长度、车辆实时到达率和离开率,通过对各进口道的延误、通行能力及排队长度分析,建立了过饱和条件下以平均车辆延误最小、通行能力最大、平均车辆排队长度最小为目标函数的多目标信号优化控制模型.该模型以实时
交通流的到达情况为依据进行实时优化,不仅考虑了交叉口的交通效率,还考虑了其
效益指标,为研究过饱和条件下交叉口的多目标分析提供了有用信息.
【总页数】4页(P5726-5729)
【作者】唐德华;许伦辉;林泉
【作者单位】华南理工大学土木与交通学院,广州,510640;华南理工大学土木与交
通学院,广州,510640;华南理工大学土木与交通学院,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】U491.112
【相关文献】
1.锯齿形过饱和公交优先信号交叉口进口道延误研究 [J], 高奎红;宋瑞;张健
2.基于切换系统的过饱和信号交叉口混杂控制 [J], 向伟铭;肖建;蒋阳升
3.过饱和信号交叉口时空资源动态优化策略研究 [J], 唐贵涛;成卫;张斌华
4.收割机作业速度多目标控制模型的鲁棒优化设计 [J], 王新;付函;王书茂;崔志英;程丽霞
5.基于粒子群优化算法的农田多目标控制排水模型 [J], 殷国玺;张展羽;张国华;郭相平
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城市道路交通延误计算方法研究(路段和交叉口)
摘要交通延误是评价道路运行效率和服务水平的重要度量，它不仅反映了司机不舒适性、受阻程度、油耗和行驶时间的损失，还反映了道路设计和交叉口信号控制方案设计的合理性。
因此，延误分析对评价道路服务水平、交叉口信控方案设计有着很大的意义。
本论文针对道路交通延误计算问题进行了研究，包括交叉口延误和路段延误。
首先论述了交通延误的各种概念，然后探讨了各种情况下道路交通延误的计算方法，并结合方法给出了具体实例分析，最后在此基础上还阐述了道路服务水平的评价方法。
具体地说，本文内容共由七部分组成。
第一部分为绪论，简要地提出了问题，并说明了本论文研究的目的和意义。
第二部分主要对交通延误的常用概念和影响因素作了简要介绍，并介绍了延误的研究状况和目前所存在的一些问题。
第三部分对交叉口延误的计算作了概述，分析了车头时距分布，并分别对无信号交叉口和信号交叉口的延误计算方法作了详细论述，这一部分是本篇论文的重点。
第四部分针对交叉口的延误计算做了实例分析，并对部分方法提出了改进方案。
第五部分对路段延误的计算方法作了详细论述，并结合实例进行了计算分析。
第六部分通过前面延误的分析讨论了道路服务水平的评价方法。
第七部分为结束语，对本文的研究成果和不足之处作了最后的总结。
关键词：交通延误；延误计算；车头时距；服务水平AbstractTraffic delay is the measurement on estimating road efficiency and service level, which not only reflects unconformity of drivers, block level, oil losing, and time losing, but also reflects the rationality of the traffic and signal design. Therefore, traffic delay analysis is of great importance to the estimate of road service level and traffic signal design. This study is aimed at the account of traffic delay, which includes road delay and intersection delay. This study firstly discusses kinds of traffic delay concept, secondly discusses the account means of traffic delay in different conditions, thirdly gives some examples of traffic delay account, and finally expatiates the means of road service estimate. In detail, this study consist s of seven chapters. The first chapter puts out the question in brief, and explains the purpose and significance of the study. The second chapter simply introduces some concepts and influence factors of traffic delay, shows the general situation and some problems of traffic delay research. The third chapter, which is the core of this study, gives a brief introduction of the account of traffic delay, analyses the vehicle time gap distribution, and expatiates the delay account means of intersection with and without traffic signal. The fourth chapter gives some example of intersection delay, and improves some means. The fifth chapter expatiates the account means of road delay, and gives some examples. The sixth chapter explains the means of road service estimate based on the analysis of delay above. And the seventh chapter is the end of the study, which explains the value and deficiency of the study, and sums up the effect on myself.Key Words: Traffic delay; Delay account; Vehicle time gap; Service level目录第一章绪论 (1)1.1问题的提出 (1)1.2本文研究的目的和意义 (2)1.3论文的内容安排 (2)第二章交通延误概述 (3)2.1交通延误的基本定义 (3)2.2交通延误的影响因素 (5)2.3延误研究的现状及趋势 (5)2.4目前延误研究存在的问题 (6)第三章交叉口延误计算 (8)3.1交叉口延误计算概述 (8)3.2车辆到达率和车头时距分布分析 (9)3.2.1 到达率服从Poisson分布的车头时距分析 (9)3.2.2 到达率服从负二项分布的车头时距分析 (10)3.3无信号交叉口延误计算 (11)3.3.1 无信号交叉口延误概述 (11)3.3.2 无信号十字交叉口延误计算 (11)3.3.3 无信号环形交叉口延误计算 (15)3.4信号交叉口延误计算 (20)3.4.1 传统数学模型法 (20)3.4.2 实地观测法 (23)3.4.3 路口拓宽条件下的延误计算 (26)3.4.4 交叉口设有左转信号灯的延误计算 (31)第四章交叉口延误计算实例分析与方法改进 (37)4.1点样本法的实例计算与方法改进 (37)4.1.1 实例分析 (37)4.1.2 点样本法的评价 (38)4.1.3 点样本法改进 (39)4.1.4 结论 (40)4.2路口拓宽条件下延误计算方法改进和实例 (41)4.2.1 改进方法 (41)4.2.2 改进方法实例分析 (42)第五章路段延误计算与实例分析 (45)5.1输入输出法概述 (45)5.2实例分析 (46)5.3输入输出法的评价 (49)第六章道路服务水平的评价 (50)6.1服务水平的概念 (50)6.2影响服务水平的因素分析 (50)6.3结论 (52)第七章结束语 (53)7.1本文的研究成果 (53)7.2本文的不足之处 (53)7.3小结 (54)参考文献 (55)第一章绪论1.1 问题的提出随着道路交通事业的发展，我国各大城市的高等级道路越来越多。
【国家自然科学基金】_行驶周期_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
科研热词 交通工程 进口单独放行 过饱和 车辆性能 车行运动模型 行驶周期 绿波带宽度 细胞自动机 短行程 相位差 浮动车数据 数解算法 双向绿波 协调控制 到达–驶离图 公共信号周期 停车延误模型 信号灯控制策略 vsp
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
科研热词 元胞自动机 高速公路 驾驶愤怒 隔震 降雨环境 长诱导周期 铅芯橡胶支座 遗传算法 车辆排放 车桥系统 诱导策略 误踩 蚁群算法 耦合振动 油门踏板 检测 最大最小蚂蚁系统 智能运输系统 旋转编码器 平台实现 多智能体 可变限速控制 反馈策略 参数自适应 单片机 协商 动态车辆路径问题 分岔 公路桥梁 信号优化 仿真 交通状态 交通流模型 交通流 交通安全 交叉口延误
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
2014年 科研热词 城市交通 重型公交车 行驶周期 油耗 排放 平均速度 基于比功率参数方法 vsp分布 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2011年 科研热词 雨流计数法 道路等级 车辆调度 车辆工程 路基 试验 硬件在环仿真 直行式 疲劳寿命 汽车动力学 水泥混凝土路面 数字试验场 排放模型 排放因子 承载构件 土动压力 协调控制 动载荷 冲击碾压荷载 公交系统 交通工程 一路一线 xpc target pems数据 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
经典干道协调控制信号配时数解算法的改进_卢凯
第26卷 第1期2009年1月 公 路 交 通 科 技Journal of Highway and Transportation Research and DevelopmentVol .26 No .1 Jan .2009文章编号:1002-0268(2009)01-0120-05收稿日期:2007-12-19基金项目:国家高技术研究发展计划(八六三计划)资助项目(2006AA11Z211);广东省科技攻关项目(2005A10101001)作者简介:卢凯(1979-),男,湖南长沙人,博士,讲师,研究方向为城市交通信号控制.(kail u @scut .edu .cn )经典干道协调控制信号配时数解算法的改进卢 凯,徐建闽,叶瑞敏(华南理工大学 土木与交通学院,广东 广州 510640)摘要:遵循最大绿波带设计理念,利用干道协调控制中的时距分析图,结合实际算例,对经典数解算法在理想交叉口间距取值范围的确定、通过带宽度的计算、最佳理想交叉口间距的选取、以及各交叉口相位差的设置上存在的问题进行深入剖析,提出了基于公共信号周期允许变化范围的理想交叉口间距取值范围确定法则,给出了一种新的通过带宽度计算方法,建立了一条新的最佳理想交叉口间距选取原则。
算例分析表明,改进后的经典干道协调控制信号配时数解算法能确保干道协调控制系统获得尽可能宽的通过带宽度,计算得到的最佳公共信号周期与通过带宽度也更为准确有效。
关键词:交通工程;数解算法;时距图;通过带宽度;公共信号周期;相位差中图分类号:U491.5+4 文献标识码:AImprovement of Classical Algebraic Me thod of Signal Timin gfor Arterial R oad Coordinate ControlLU Kai ,XU Jianmin ,YE Ruimin(School of Civil and Transportation Engineerin g ,South China University of Technology ,Guangzhou Guangdong 510640,China )Abstract :Following the design principle of maximum green wave bandwidth and making use of the time -space diagram for arterial road coordinate control ,many problems existed in classical algebraic method such as the deter mination of value range of ideal intersection distanc e ,the calculation of green wave bandwidth ,the selection of optimal intersection distance and the value of signal offsets were deeply analyzed through some practical examples .On the basis of detailed analysis ,the value range of ideal intersection distance was determined by the allowable value range of common signal cycle ,a ne w calculation method for green wave bandwidth was pr esented ,and a new selection rule of optimal intersection distance was established .The examples effectively demonstrate that the impr oved classical algebraic method can make arterial r oad c oordinate control system get green wave bandwidth as wider as possible and obtain optimal common signal cycle and green wave bandwidth more practically and accurately .Key words :traffic engineering ;algebraic method ;time -space diagra m ;green wa ve bandwidth ;common signal c ycle ;signal offset 0 前言在一个城市路网中,主干道往往承受着大部分的交通负荷,因此保证主干道上车流运行的畅通与高效是改善城市交通拥挤问题的关键所在。
交通系统分析复习题答案
1.交通流特性：是指交通流运行状态的定性、定量特征。
2.延误：是指行驶在路段上的车辆由于受到道路环境、交通管理与控制及其他车辆的干扰等因素的影响而损失的时间。
3.平均饱和排队车辆数：Q0即在整个计算时间内由于个别周期过饱和以致绿灯时间结束时仍然滞留在停车前后的车辆数。
4.交通需求：是指在社会经济发展过程中对客、货流通的客观要求。
是社会经济生活中人和货物对空间位置的需求，是任何经济社会活动赖以存在的基础。
5.交通需求量：是指在特定的时间、空间条件下，社会经济生活在客货运空间位移方面的需求大小。
6.交通供给：是指在一定时期内，在一定的价格水平上，交通运输生产者愿意而且能够提供的交通服务数量。
7.跟驰理论：是运用动力学方法研究在限制超车的单行道上，行驶车队中前车速度的变化引起的后车反应。
8.车队离散：车队从上游交叉口停车前驶出后，由于其中所包含的车辆行驶速度存在差异，在到达下游交叉口停车线之前，便渐渐拉开距离，即发生车队“离散现象”。
9.交通分析过程：交通子系统界定、发现问题、寻找根源、给出答案。
10.交通需求影响音速：城市路网结构、交通政策、交通结构。
11.交通系统分析意义：为交通规划提供依据、为交通设施设计及改造提供依据、为交通管理提供依据、为交通政策和法规的制订提供依据。
12.系统优化方法：逻辑判断法、数学优化法、智能优化法。
13.交叉口的延误模型：均衡延误和随机延误。
14.车辆在信号交叉口的延误时间和排队长度：主要取决于车辆的到达率和交叉口的通行能力。
15.稳态延误模型建立了如下的基本假定：（1）信号配时为固定式配时，且初始时刻排队长度为零。
（2）车辆平均到达率在所取的时间段内是稳定不变的。
（3）车辆受信号阻滞所产生的延误时间与车辆到达率的相关关系在所取的整个时间段内不变。
（4）交叉口进口断面的通行能力在所研究时间内为常数，且到达率不能超过信号通行能力。
（5）在时间段T内，车辆到达和离去平衡。
信号交叉口延误计算方法的比较
文章编号:1673 0291(2005)03 0077 04信号交叉口延误计算方法的比较陈绍宽,郭谨一,王 璇,毛保华(北京交通大学交通运输学院,北京100044)摘 要:在论述控制延误、停车延误和引道延误概念和关系的基础上,着重分析了用于计算延误的调查法、分析法和仿真法,并以十字型交叉口为案例,分别使用点样本法、H CM2000法、SimT raffic 5系统和VISSIM3.60系统计算交叉口延误.经分析认为,VISSIM3.60系统在交通行为描述和参数设置方面更为细致,因此更适合计算国内混和交通流条件下信号交叉口延误.关键词:交通工程;信号交叉口;延误;仿真中图分类号:U491.114 文献标识码:AAnalysis and Simulation on Signalized Intersection DelayCH EN Shao_kuan,G UO Jin_yi,WAN G X uan,MA O Bao_hua(School of T r affic and T ransport,Beijing Jiaotong U niversit y,Beijing100044,China)Abstract:T his paper presents control delay,stopped delay and approach delay of a sig nalized intersec tion and analyzes their relations.It analyses survey method,analytic model and simulation model, w hich are used to compute the delay of an intersection.This paper computes respectively the delay of a crossed intersection through the dot_sample method,HCM2000method,SimTraffic5and VISSIM3.60.The results show that VISSIM3.60more fit for the intersections under mixed traffic environmentin Chinese than other methods because of its detailed parameter settings.Key words:traffic eng ineering;signalized intersection;delay;simulation信号交叉口延误是评价信号交叉口交通服务水平和运营效率的重要指标,它不仅反映了使用者通过信号交叉口时多付出的时间代价,还反映了信号交叉口在城市道路系统中的运营状态.信号交叉口运营状态良好,则延误较低;反之则高.因此,进行信号交叉口延误分析对城市道路规划、道路设计和评价信号配时方案非常重要.信号交叉口延误的分类包括排队延误、停车延误、控制延误、引道延误等,但普遍使用的主要有停车延误和控制延误.停车延误和控制延误由美国道路通行能力手册(HCM)提出并推广,H CM97版本之前普遍使用停车延误,1997年之后则采用更符合实际的控制延误来评价信号交叉口.信号交叉口延误的计算方法主要包括调查方法、分析方法和仿真方法3类.调查方法需要大量的实际数据为基础样本数据,耗费较多的人力和物力,并且计算得到的结果仍可能有较大偏差.分析方法则在一定的假设条件之上通过数学模型计算延误,缺乏考虑众多相关因素影响的能力,有时难以充分反映实际情况.仿真方法通过软件系统来模拟车辆运行过程,通过调整控制参数对比,分析不同方案而获得满意结果,但要求使用者对仿真软件系统有充分的了解.1 延误的基本概念信号交叉口延误是由于交叉口处信号控制引起交通流间断而损失的车辆行驶时间.常用停车延误、控制延误和引道延误来描述交叉口处的延误.其定收稿日期:2004 09 01基金项目:教育部科学技术研究重点项目(03039);教育部重点实验室交通运输智能技术与系统开放项目(2003-02)作者简介:陈绍宽(1977 ),男,陕西商州人,博士生.email:csk-puff@第29卷第3期2005年6月 北 京 交 通 大 学 学 报JOU RNAL OF BEIJING JIA OT ON G U N IV ERSIT YVol.29No.3Jun.2005义如下:停车延误是指车辆在交叉口范围内静止状态产生的延误;控制延误是指车辆受信号影响的行驶时间与自由流状态下行驶时间的差;引道延误则是指车辆自交叉口最大排队处至停车线的延误.停车延误和引道延误均为控制延误的一部分,区别在于:停车延误通过车辆行驶过程定义,而引道延误则通过车辆行驶空间定义.上述3种延误的关系满足如下关系d sp=d app-d ac c-d dec(1)d con=d sp+d acc+d dec(2)d app=d con-d con(3)式中,d sp为停车延误,d con为控制延误,d a pp为引道延误,d acc为加速延误,d dec为减速延误,d acc为停车线前的加速延误,d dec为停车线前的减速延误,d con 为越过停车线后的控制延误.式(1)表明停车延误为引道延误减去停车线前的加、减速延误.式(2)表明控制延误是停车延误与加、减速延误之和.式(3)表明引道延误是控制延误与越过停车线后的控制延误之差.在应用中,通常建立上述3种延误的换算关系.美国道路通行能力手册(H CM)认为控制延误在数值上约等于停车延误的1 3倍,但很多学者认为这个换算系数过于笼统.文献[1]认为3种延误之间彼此存在线性关系,但控制延误与停车延误的换算系数不是常数,而是受信号配时影响,与红灯时间相关.2 计算延误时间2 1 调查方法交叉口延误的调查方法主要有点样本法和抽样追踪法两种,考虑到点样本法容错性较好,在本文的分析中采用点样本法.点样本法的主要思路是记录一定时间间隔(通常是15s或20s)引道上停车和驶过的车辆数,然后根据车辆数和时间间隔计算各项延误指标.具体步骤如下:(1)记录调查期内一定时间间隔的车辆数,并分别记录停车车辆数和驶过车辆数.(2)计算调查期内总延误为D=N!t,式中,D为调查期内总延误,N为总停车车辆数,t 为时间间隔.(3)计算停车车辆的平均延误为d sp=D/n,式中,d sp为停车车辆的平均延误,n为停车车辆数.(4)计算引道车辆的平均延误为d a pp=D/n app,式中,d app为引道车辆的平均延误,n a pp为引道交通量.(5)计算停车车辆百分比为p=n spn app!100%,式中,p为引道上停车车辆的百分比,n sp为停车车辆数,n app为引道交通量.(6)计算停车百分比的容许误差为E=(1-p)K2pN min,式中,K为置信度,N mi n为进行延误调查的最小样本容量.点样本法的优点是调查样本中如果存在不良数据时对计算结果几乎没有影响,并且计算过程不受信号周期的约束.需要注意的是:∀点样本法得到的是引道平均延误;#当停车车辆百分比较大时,方法的适用性无法保证.2.2 分析方法分析方法通过建立数学分析模型计算得到延误数值,在本文中,主要分析应用较为广泛的HCM2000延误计算模型.首先,计算信号交叉口的车道组每车平均控制延误,公式为d=d1*P F+d2+d3(4)式中,d为车道组每车平均控制延误,s/辆;d1为假定车辆均匀到达时的控制延误,s/辆;P F为均匀延误行进的调整参数;d2为考虑随机到达和过饱和排队影响的增加延误,s/辆;d3为初始排队延误, s/辆.其次,计算引道每车延误和整个交叉口的每车延误,公式为d A=∃i d i v i∃i v i(5)d I=∃A d A v A∃A v A(6)式中,d A为引道A的延误,s/辆;d i为引道A中车道组i的延误,s/辆;v i车道组i的调整流率,辆/h;d I为交叉口I的每车延误,s/辆;v A为引道A的调整流率,辆/h.关于上述延误模型需要说明以下两点:∀延误模型为HCM2000中信号交叉口服务水平模型的主体,在输入参数模型、车道组流率模型、饱和流率模型和通行能力模型的基础上计算延误.#模型中增加延误d2考虑了交叉口过饱和情78北 京 交 通 大 学 学 报 第29卷况下的增加延误,但假定车道组在分析期起点没有初始排队;如果存在初始排队则需要计算d3,否则d3等于0.d3的计算过程较复杂,本文不再赘述. 2.3 仿真方法微观交通仿真软件以个体车辆为单位,对车辆的出行行为进行细致的定义,并跟踪和记录这些车辆在交通系统中的所有事件,因此,可以更准确地计算车辆延误.不同的仿真软件计算车辆出行过程各类延误的模型不相同,例如,Trafficw are公司开发的SimTraffic系统认为车辆速度低于3.0m/s的行驶时间为停车延误[2],这与本文第1部分中的停车延误定义有很大差别,但几乎所有仿真系统对于控制延误的定义都相同,从而为不同仿真系统结果的对比分析提供了依据.使用仿真方法计算信号交叉口控制延误需要根据车辆的位置、速度和加减速率采取以下运行状态:∀车辆在无信号控制影响状态时按理想运行速度行驶;#当车辆遇到信号控制或车辆排队时减速行驶; %车辆必须在车辆排队队尾或交叉口停车线前停止;&当排队消散或信号变为绿灯时,车辆加速再次达到正常运行速度.仿真系统记录车辆的实际行程时间,与以理想运行速度行驶的时间比较,两者的差值即车辆的控制延误.因此,理想运行速度的定义非常重要,如果理想速度定义较高,则车辆控制延误较大.国外城市道路条件好、车辆性能较优,通常理想运行速度定义较高,根据我国道路和车辆实际情况,建议选取较国外软件推荐值低的理想运行速度.V ISSIM3.60是应用较为广泛的微观交通仿真系统,由德国PT V公司开发,具有计算控制延误、停车延误和引道延误的功能.我国城市道路系统非机动车、行人交通量大,对信号交叉口通行能力及服务水平有较大影响[3].相比之下,SimTraffic5系统将非机动车、行人对机动车的影响通过折减系数来反映.而VISSIM3.60系统则建立更为细致的交通行为模型,针对每一类交通主体进行行为定义,不仅可计算机动、非机动车辆的控制延误,还对行人的延误进行统计[4].VISSIM3.60系统在计算车辆延误时采用行程时间段来测量延误,用户可以计算车道延误、交叉口内延误甚至是某一转向车流的延误.V ISSIM3.60系统用于描述交通行为的参数主要有:车辆参数(最大加减速度、期望加减速度、长度、宽度、重量、动力等);换道参数(最小车头距、等待换道的最大时间、换慢车道的最短车头时距);强制换道参数(最大减速度、可接受减速度);跟驰行为参数(停止车辆平均间距、特定速度时保持的车头时距、从静止起动时的期望加速度、80km/h的期望加速度等);横向行为参数(期望位置、最小横向间距).描述延误的参数主要有:每车平均总延误;每车平均停车时间;队列中车辆状态改变次数;总车辆数;每人平均总延误;总行人数.3 案例分析3.1 基础数据本文作者以北京海淀区学院南路与大柳树路的信号交叉口(又称中软大厦交叉口)为研究对象,此交叉口为十字形交叉口,采用两相位固定配时信号系统.通过调查得到信号配时数据和早高峰小时交通流数据.表1为早高峰的小时机动车、非机动车和行人流量调查数据;表2列出交叉口信号相位分配状况,信号周期为74.0s.细节数据可文献[5].表1 晚高峰(7:00-8:00)小时交通流量调查数据表T ab.1 T raffic volume at peak hour类 别方 向东进口西进口南进口北进口机动车/辆左转6011310169直行491666237246右转8394483181总计634873821496非机动车/辆左转211151824直行569532305543右转225923870总计612706561637行人/人总计7512412635重型车比例/% 7 8 8 8表2 交叉口信号相位分配情T ab.2 Sig nal phrase assignment at intersection s相位序相位绿灯时间黄灯时间全红时间周期学院南路东西30.0 2.0 4.0大柳树路南北38.0 2.0 4.074 03.2 结果分析本文根据3.1的基础数据,使用点样本法、HCM2000方法及SimTraffic5、V ISSIM3.60仿真系统计算中软大厦交叉口的停车延误、控制延误,结果如表3.分析表3的结果数据可知:(1)点样本法基于现场数据调查,可以认为是实际的交叉口延误,但此方法计算得到的是停车延误,因此,实际的控制延误应略大于调查数据.(2)H CM2000方法考虑了交叉口的增加延误d2,但在v/c比值大于1.0时(北进口为1.12)计算得到的控制延误数据偏大.HCM2000计算得到北进79第3期 陈绍宽等:信号交叉口延误计算方法的比较口控制延误(97.6s)远大于点样本法计算停车延误(35.6s),而其他进口的延误数据相差不大.表3 中软大厦交叉口延误计算结果表T ab.3 Delay at Zhongruan Building intersection方 法项 目东进口西进口南进口北进口点样本法停车延误/s15.9015.4013.3035.60HCM2000v/c0.880.720.80 1.12控制延误/s21.9015.8011.8097.60SimTra ffic5停车延误/s38.9025.9011.2023.10控制延误/s44.8035.8018.9037.50VISS IM3.60停车延误/s12.7013.3012.5024.80控制延误/s17.9019.0014.3038.90注:v/c为最大车流量与通过能力的比值.(3)SimTraffic5仿真得到的南、北进口控制延误数据与点样本法计算的停车延误相差不大,而东、西进口控制延误数据(44.8s和35.8s)偏大.此系统适应国外交通状况,较少考虑非机动车、行人对交通流的影响,因此在用于国内信号交叉口案例研究时无法较完整的反映实际情况,即难以细致描述非机动车和行人交通行为.(4)VISSIM3.60仿真得到的各进口控制延误数据与点样本法计算停车延误相差较小,并且系统详细描述了交通主体的行为,通过设定相应参数来反映实际交通状况,因此得到延误数据更贴近实际观察数据.4 小结在分析延误关系的基础上着重论述了计算延误的点样本法、HCM2000模型以及仿真方法的基本思路.文中以中软大厦交叉口为例,使用点样本法、HCM2000法、SimTraffic5系统和VISSIM 3.60系统计算得到交叉口延误数据,分析计算结果可知:(1)点样本法通过调查数据计算得到停车延误,可通过适当修正得到控制延误,例如乘以一定的转换系数.(2)H CM2000方法在计算国内信号交叉口延误时不太稳定,v/c比值大于1.0时计算结果的误差较大.(3)SimT raffic5系统和VISSIM 3.60系统均为国外商业化交通微观仿真软件,但相比之下, VISSIM3.60系统因其细致的可调整参数系统而更适合于计算国内混合交通流条件下的信号交叉口延误.参考文献:[1]邵长桥,荣建,任福田,等.停车延误、引道延误和控制延误关系研究[J].中国公路学报,2002,15(4),90-93.SHA O Chang_qiao,RO NG Jian,REN Fu_tian,et al.Study of the Relationship Among Stopped Delay,A ppro ach Delay and Control Delay[J].China Journal of Hig hw ay and T ransport,2002,15(4),90-93.(in Chinese) [2]David Husch,John A lbeck.SimT raffic5User G uide[R].T rafficware Co rporation,2000.[3]李建新,毛保华.混合交通流环境下有信号平面交叉口通行能力研究[J].交通运输系统工程与信息,2001,1(2),119-123.L I Jian_x in,MA O Bao_hua.Capacity Analysis on Signal ized Intersections under M ix ed T raffic Env ironment[J].Journal of Communication and T ransportation Systems En gineering and Information,2001,1(2),119-123.(in Chinese)[4]PT V P lanung T ranspor t V erkehr AG.VISSIM3.60UserManual[R].PT V Corporation,2001.[5]陈绍宽,徐彬.北京交通大学周边地区交通状况研究报告[R].北京交通大学交通运输智能技术与系统实验室, 2004.CHEN Shao_kuan,Xu Bing.A Report on Local T rans por tat ion around Beijing Jiaotong U niversity[R].K ey L ab oratory of the Intelligent T echnologies and Systems of T raffic and T ransportation,Beijing Jiaotong U niv ersity, 2004.(in Chinese)80北 京 交 通 大 学 学 报 第29卷。
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科研热词 交通流 交通工程 元胞自动机 数值模拟 仿真 交通运输工程 通行能力 城市道路 元胞传输模型 信号控制 交通管理 交通流参数 交通控制 韦布尔分布 集聚场 间隙理论 长三角 配时方案 道路网络 速度 进出交通 运动轨迹采集 车间通信 车路协调 车头时距 路线选择 路径选择模型 路内停车 跟驰模型 超图模型 试验平台 解空间 街区路网 统计分析 细胞传输模型 组合优化 系统设计 系统性能 系统仿真 算法设计 离散事件仿真 神经网络 短时交通流 相空间重构 相态 用户平衡随机用户平衡 用户优化 状态时间序列 熵值法 渐进结糊理论 模糊c均值聚类 检测器 机动车道宽度 有限元 有序组合树 最小距离分类 智能预测 智能运输系统 智能控制 智能交通系统 无线通讯 无线传感器网络 数学模型 支持向量回归 排队论 排队理论 换道规则 扰动 扩散场 快速路网 微观仿真评价 微观交通流模型 影响圈层 强化学习 延误 层次分析法 实时预测 宏观模型 多目标优化 多智能体 复杂网络 城市路网 城市街道峡谷 城市快速路 城市快速公路 城市干线 城市交通系统 城市交通控制系统 城市交通 地域结构 因子分析 南京 单双号限行 区域联盟 区域协调控制 匝道 动态随机用户均衡 动态导航 动态子区划分 动态中国 加权欧氏距离
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90
干道相交路口 属性约简 实时控制 安全评价 季节自回归求和移动平均模型 多维时间序列 城市道路短期交通流 城市轨道交通 城市交通系统 城市交通干线 周周期性 可持续发展 变异粒子群优化算法 单车排放因子 协同控制 判别规则 分层控制算法 冲突的多目标 关联交叉口 元胞自动机交通流模型 信号控制交叉口 信号控制 交通需求 交通量 交通运输系统工程 交通结构 交通畅通状态 交通流预测 交通流理论 交通控制 交通拥堵状态 交通冲突 交通供给 交通 二型模糊系统 主成份分析(pca) 三车道 agent
哈尔滨征仪路北段干道绿波控制研究
哈尔滨征仪路北段干道绿波控制研究作者：强添纲，安久煜，储江伟来源：《森林工程》 2015年第5期强添纲，安久煜，储江伟（东北林业大学交通学院，哈尔滨 150040）摘要：通过对哈尔滨征仪路北段三个交叉路口目前几何布局、交通流量、相位设置以及交通运行和控制方案等进行调查，对此三个路口进行干道绿波控制研究，并且通过对单点信号交叉口配时方案优化以及图解法设计绿波控制优化后的新的信号配时方案，最后利用VISSIM软件对优化前后的路段及交叉口进行仿真并输出路段排队长度以及延误时间。
研究结果表明：三个路口最大排队长度及平均排队长度都有减少，延误时间分别减少了38.20%以及24.93%，证明该控制方案能够有效地缓解该路段的交通拥挤状况。
关键词：信号控制交叉口；绿波控制；VISSIM仿真中图分类号：S 773.3；U491.5文献标识码：A文章编号：1001-005X（2015）05-0100-05Study on the Green Wave Control Design of Signalized Intersectionsof the North Section of Zhengyi Road in HarbinQiang Tiangang，An Jiuyu，Chu Jiangwei（Traffic College，Northeast Forestry University，Harbin 150040）Abstract：Through the investigation on the geometric layout，traffic volume，phase setting，and traffic control scheme of three intersections of the northern part of Zhengyi Road，a green wave control for the northern part of Zhengyi Road was designed.Timing plan was optimized for single point signal intersection，and graphic method was used to design the new signal timing scheme after green wave control.The VISSIM software was used to simulate the traffic condition to compare before and after the optimization on the road intersections and output the queue length and delay time.The results showed that the maximum queue length and average queue length for the three intersections were reduced，and the delay time were reduced by 38.20% and 24.93%，respectively，which indicated that the optimized control can effectively ease traffic jam in this section of the road.Keywords：signalized control intersections；green wave；VISSIM simulation收稿日期：2015-07-14基金项目：国家自然科学基金项目（51405075）；中央高校基本科研基金项目（2572014BB08）；中国博士后科学基金项（2013M541329）第一作者简介：强添纲，博士，教授。
汪怀毅版《交通管理与控制》整理
在进行交通管理与控制设计时应遵循以下四大原则：（1）交通分离原则交通分离是指采用科学交通管理手段，对各种交通形态在时间上或空间上进行分离，以解决混行交通，达到各行其道、互不干扰的目的。
（2）交通连续原则交通连续是指通过各种交通方式和交通工程之间的有机合理联系，尽量保持交通的畅通性与不间断性，从而使各个交通参与者在交通活动中尽可能的迅速、便利、经济。
（3）交通流量均分原则交通流量均分是指通过采取一些有效措施，对交通流进行科学的调节、疏导，实现交通流在时间和空间上均衡分布，简称交通分流。
（4）交通总量消减原则交通总量消减是指在保证交通参与者的合法交通权利的前提下，采取各种管制措施，减少交通参与者的数量或消减所有交通参与者占用道路的时间与占用道路的面积之乘积的总和。
当前我国城市交通管理与控制主要存在以下一些问题：（1）道路交通缺乏系统建设（2）交通管理及交通安全设施极少（3）混合交通流十分严重（4）不重视城市交通的综3．1平面交叉口相关基本概念及其交通管理原则平面交叉口（以下简称交叉口）是道路网中通行能力的“隘路”和交通事故的“多发源”。
由于机非干扰、信号灯控制等影响，交叉口每条车道的通行能力约等于路段的30%～40%，为使路段和交叉口通行能力匹配，充分发挥交叉口的通行能力，同时保障交叉口的交通安全，应对交叉口实施科学管理。
其基本思路是：减少冲突点数量，使冲突减少到最小限度，分化冲突点，给予主要车流优先权。
优化信号灯相位配置，增加交叉口车道数，减少机非干扰，完善交通标志、标线，增设护栏、导流岛等交通渠化设施等，这些都是交叉口的交通管理的必要手段。
3．1．1平面交叉口相关基本概念1．视距三角形无控制交叉口通常没有明确的停车线，当车辆到达交叉口时，驾驶员将在距冲突点一定距离处做出决策：减速让行或直接通过。
驾驶员所做出的决策很大程度上取决于交叉口上的视距，故无控制交叉口的交通安全是靠交叉口上良好的视距来保证的。
港湾式公交站车辆延误估算模型
交 通 信 息 与 安 全 2016年 6 期 第 3 4 卷 总 201期
港湾式公交站车辆延误估算模型
于乐乐李文权▲ 孙 春 洋 邵 孜 科 刘 娟
( 东 南 大 学 交 通 学 院 南 京 210096) 摘 要 公 交 停 靠 站 车 辆 延 误 是 影 响 车 站 效 率 的 主 要 因 素 。为了合理地规划设计公交停靠站， 以路 中港湾式公交站为例， 运用排队论、 运动学等原理， 建 立 车辆延误分阶段、 分情形的数学估算模型， 给 出公交车辆在停靠站的延误时间计算方法。通过模型的仿真验证， 结果表明， 公交车在站台的相对停 驶位置导致车辆的平均进站时间略大于出站时间； 相较于乘客数， 分泊位的延误时间随公交到达率的 变化更为明显 ; 需等待进站的公交车辆， 其过站时间随公交到达率的增加而增加， 且以出站是否需要 等 待 划 分 的 2 种情形之间的差距愈来愈小。延误估算模型能够计算公交车辆停靠站延误时间， 为公 交停靠站的规划与设计提供有效依据。 关 键 词 交 通 工 程 ; 停靠站延误 ; 路中港湾式公交站 ; 排队论 ; 停驶位置;仿真验证 中图分类号： U491.17 文献标志码 ： B
收稿日期=2016-08-26 修回日期=2016-11-14
响因素分析对减少公交出行延误尤为必要。 各国相关学者对车辆在公交停靠站的运行进 行了大量研究， 主要包括公交站点通行能力研究、 公交在站时间分析及延误模型建立 。 Bomin Bian 等[1]为预测直线式公交停靠站服务时间， 建立复 合泊松服务时间模型(CPSTM ) ， 考虑了上下乘客 数、 公交线数、 泊 位 数 等 5 因素， 最后探讨了允许 超 车 情 况 对 服 务 时 间 的 影 响 。 Stephen Arhin 等[2]认为公交在站时间（ TBST )包括进出站时间
过饱和状态干线协调控制策略适用性研究
态时 ， 同步 式 绿 波 协调 更 有 利 于 车 辆 连 续 不 间 断地 通 过 交 叉 口群 ， 车 速越 高则绿波 带越宽 ， 控 制 效 果 越 显著。以此为基础 ， 基于 Ｖ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍ 仿 真 的建 模 分 析 ， 对 比分 析 了 不 同 交 通 饱 和 度 ， 尤 其 是 过 饱 和状 态 下， ２种 干 线 协 调 控 制 策 略效 果 ， 并对结论进 行了实例验证 。 关 键 词 饱 和 度 ； 信号 控制策略 ； 同步 式 协 调 控 制 ； 续 进 式 协 调 控 制
实现 整个 系统 的通 行 能 力 最 大 ， 卢凯¨ ４ 讨 论 了单
交 叉 口在 不 同 饱 和 状 态 的控 制 策 略 。对 于 过 饱 和
交叉 口ｌ ８ ］ ， 由此 减 少 车 辆 停 车 次 数 与信 号 控 制 延
误， 平稳 车流运 行 。饱 和度 小 时 ， 交 叉 口车 辆 排 队 对上游 路段车辆 运行影 响不 显著 ， 在交 叉 口间距较 大且平 均的路 网上 ， 车辆按 照设 计期望 车速行 进 的 难度不 大 ， 有利 于续进式 干线 协调控制 的实现 。 但交叉 口间距 小 时 ， 受 转 入交 通 流 的影 响 ， 车 辆 的行进 速度很难保 持ｌ ＿ ｇ ］ ， 由车速波动 造成 的车辆
泛， 但对 于 复杂 多变 的城 市交通 状 况 ， 尤 其 是在 过
饱 和状 态 ， 续进 式绿 波协 调 的适用 性及 效率 ， 尚未 有 文献 提 出明确 的结 论 ， 过饱 和状 态 下 干线 协 调 控 制 策略 的适 用性 ， 仍需 进 一步研 究 。 笔 者 在过饱 和 状态续 进 式绿 波协 调失效 机理 的基础 上 ， 剖析 同步 式 协 调控 制 更 适 应 密集 高饱 和度城 市道 路 的机理 ， 通 过 Ｖｉ ｓ ｓ ｉ ｍ 仿 真 的建模 分
面向双向不同带宽需求的绿波协调控制优化模型_卢凯
先选用的一种重要控制方 式, 其特点 显著, 优 势明 显: 能够保证干道直行 车队行驶速度 快, 停车 次数 少, 服务水平高 ; 可以提高车流行驶的平滑性与道路 实际通行能力; 能够调节路段车辆行驶车速, 增强车 辆行驶速度的一致性; 可以促使驾驶人与行人更加 遵守交通信号, 减少交叉口交通事故发生; 并能进一 步提升城市干道的吸引力与优先地位, 更有利于取 得良好信号协调控制效果, 故干道绿波协调控制受 到了交通参与者、 管理者、 工程设计师以及专家学者 们的青睐与重视。 在国外, Morgan 等提出了干道双向绿波协调控 制信号配时设计方法, 建立了最大绿波带宽的混合整 数线性规划模型 ) ) ) MAXBAND 模型, 利用分枝定 界法对控制模型进行了最优化求解 , 并通过设计开发 MAXBAND 软件包, 实现了双向不同带宽需求条件 下的最佳公共信号周期、 最佳相位差、 最佳左转相序、 绿波带速度以及绿波带宽度的计算求解[ 1- 3] ; Messer 等在 Little 建立的 MAXBAND 模型和 Brooks 提出的 干道绿波协调控制算法基础上, 研发了 PASSER 系 列绿波协调控制优化配时软件, 其中 PASSER II 使用 迭代梯度搜索方法对信号周期、 信号相序及相位差进 行寻优, 适用于干道绿波协调控制需求, PASSER IV 则使用启发式算法求解关于信号周期、 信号相序与相 位差的混合整数线性规划模型, 可适用于干道或干道 网络绿波协调控制需求[ 4- 6] ; Gartner 等针对不同路段 交通流量、 通行条件以及带宽需求的不同 , 在 MAX BAND 模型基础之上提出了可变带宽的干道双向绿 波协调控制模型 ) ) ) MULT IBAND 模型 , 运 用 MI NOS 工具箱对 MULT IBAND - 96 中的混合整数线性 规划问题进行了最优化求解, 并通过加入路网闭环约 束条件, 将 MU LT IBAND 模型的应用范围进一步扩 展到城市干道网区域协调控制, 运用启发式分解算法 改进了混合整数线性规划问题的求解效率 , 以充分发 挥可变带宽协调控制模型的实时性特点, 能基本适应 交通信号协调控制的实时性要求[ 7-10] 。在国内, 《 交 通工程手册 》 介绍了 2 种简便易用的双向绿波协调控 制信号配时设计方法, 即图解法与数解法 , 其中图解 法是利用几何作图方法进行信号协调配时设计, 通过 对公共信号周期的不断调整, 最终确定合适的交叉口
场景目标导向的交通信号控制效能评价指标体系
刘东波树爱兵袁见马万经场景目标导向的交通信号控制效能评价指标体系摘要：制定科学合理的交通信号控制效能评价指标体系，对于信号控制方案的综合测评与改善具有重大意义。
由于不同场景的交通运行特征各异，以场景目标为导向进行指标选取有利于抓住主要矛盾、凝练关键评价指标。
通过对交通场景的核心特征进行分析，将城市道路划分为多方式交通、非饱和交通、过饱和交通三大类共14种典型交通场景，并凝练基础性、系统性两大类共6类场景的信号控制目标。
考虑完备性、实用性与可行性三项指标制定原则，针对每一个典型交通场景构建评价指标集。
所构建的指标重视与交通场景、信号控制目标的紧密联系，具有更好的实际应用与推广能力，既适用于具体场景也适用于整体交通系统的综合评价。
关键词：智能交通系统；信号控制；交通场景；控制效能；评价指标Evaluation System for Traffic Signal Design Based on Scenario Objectives Liu Dongbo 1,2,Shu Aibing 2,Yuan Jian 3,Ma Wanjing 3(1.Southeast University,Nanjing Jiangsu 211189,China;2.Traffic Management Research Institute of Pub-lic Security Ministry,Wuxi Jiangsu 214151,China;3.Tongji University,Shanghai 201804,China)Abstract :It is critically important to develop an assessing system that is based on the scientific princi-ples for the comprehensive evaluation and improvement of traffic signal control plan.Due to different operation characteristics associated with different signal design scenarios,the selection of evaluation indicators based on scenario objectives can better target the main problems with key evaluation indica-tors.Through analysis of the main characteristics of different scenarios,this paper groups urban road transportation into 14typical traffic scenarios under three traffic conditions -multimode transporta-tion,unsaturated traffic and oversaturated traffic flow,which leads to six signal control objectives un-der the fundamental and systematic classifications.Considering the principles of completeness,practi-cability and feasibility,the paper constructs the evaluation index for each typical traffic scenario.The constructed index attaches importance to the close connection with the scenario and the signal control target,and has better practical application and promotion capabilities,which is suitable for both specif-ic scenarios and comprehensive evaluation.Keywords :Intelligent Transportation Systems;signal control;traffic scenarios;control efficiency;evalua-tion indicators收稿日期：2020-08-27基金项目：国家重点研发计划项目“城市多模式交通系统协同控制关键技术与系统集成”(2018YFB1601000)作者简介：刘东波(1975—)，男，吉林大安人，硕士，研究员，副所长，主要研究方向：交通控制、交通工程。
交叉路口车辆延误的调查与模型应用
交叉路口车辆延误的调查与模型应用李宏怿;马成业;孟新友;张肖利;周亚飞【摘要】为了有效减小在饱和度很大甚至超饱和状态下的信号交叉口延误计算误差,以总延误为目标函数,根据饱和度的计算结果选取不同的延误计算模型.在饱和度较小时,采用Webster稳态模型;当饱和度增大到0.9以上,采用Akcelik瞬态延误模型.通过实例计算,并与原有情况进行比较,说明根据饱和度来选取延误的动态化计算模型能有效减小延误,提高交叉口通行能力,对城市交叉口信号控制方案设计等具有一定参考意义.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2015(027)003【总页数】5页(P144-148)【关键词】饱和度;延误;Webster稳态模型;Akcelik瞬态延误模型【作者】李宏怿;马成业;孟新友;张肖利;周亚飞【作者单位】兰州理工大学理学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学理学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学理学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学理学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学理学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】O175.1随着城市的不断发展,交通拥挤日趋严重,当饱和度越大时,车辆积存越多,达不到稳态的假设,因此在相对固定周期条件下合理地设计信号配时方案是实现交叉口最优控制的关键。
信号控制交叉口的优化配时是减小城市道路网络上的车辆延误、有效利用道路设施、降低交通事故、减小环境污染和燃油消耗等的有效手段,是城市交通管理最有力的工具[1,2]。
在城市的交通管理和规划中,交叉口的延误是很重要的指标,延误时间的长短能直观反映出交叉口的交通运行质量。
信号配时优化的主要目的是通过找到最优的信号周期时长和有效绿灯时间使道路上车辆的延误减到最小[3]。
因此,以延误作为信号优化的目标函数,通过求解最小延误来给出最优的信号周期时长和有效绿灯时间是合理的[4-8]。
目前,国内对延误的计算模型大部分是应用Webster法,如王海晓等[6]用该方法研究了呼和浩特兴安南路与大学东街的信号交叉口的延误情况。
交通管理与控制讲义(4)
q ⋅tR Q ⋅tR
？？ 尚未考虑
3
/ Ld
（
C ⋅ (1 − 2(1 −
λ )2 y)
x=1
=
C
⋅ (1 − λ )
2
=
tR 2
；1− λ 1− y
x=1
= 1；q ⋅tR
x=1
= Q ⋅tR ）
（ Ld Q
x=1
=
Ld Q⋅C
x=1
=
Ld
x=1
=0）
孤立信号控制交叉口的随机与过饱和阻滞
性能指标 低饱和状态 过饱和状态 计算通式
qdijk = 4 × qijk15min
式中， qijk15min 表示实测到的第 i 时段第 j 进口道第 k 流向车流的高峰小时中
7
最高 15 分钟的流率。 当无高峰小时中最高 15 分钟的流率实测数据时，可按下式进行估算：
( ) qdijk =
qijk PHF ijk
式中， qijk 表示第 i 时段第 j 进口道第 k 流向车流的预计高峰小时交通量；
⎟⎟⎠⎞
n1 4
⎜⎜⎝⎛ Z
+
Z
2
+
q
基于交叉口相位裕量时间的公交准点控制模型
model can guarantee the bus punctuality, and the bus timetable can get a good control effect.
Key words: transportation engineering； bus punctuality rate； phase margin time； signal optimization； bus scheduled timetable
Abstract： To improve the bus punctuality rate, this study presented a method to control bus arrival time to the
downstream bus stop by optimizing the upstream intersection signal timing scheme. The deviation between bus actual and scheduled departure time at the upstream signalized intersection was adjusted by introducing the intersection phase margin time, and the bus punctuality control model based on the phase margin time was established. The bus arrival scheduled timetable was generated via a comprehensive optimization of common cycle length and offsets along the artery. The simulation results show that the developed control
过饱和交通状态下的停车延误协调控制模型_卢凯
1 引 言 (Introduction)
与绿波协调控制方式相比, 停车延误协调控制是 以停车次数与延误时间加权和最小作为控制目标的 一种区域交通效益整体优化控制方式, 可满足各种 交通状态下的干道或区域协调控制需要, 且易于进 行交通效益分析评价, 是交通信号协调控制的一个 主要研究方向. 但现有的交通信号协调控制理论方 法与典型交通信号控制系统如TRANSYT, SCATS, SCOOT等, 多适用于未饱和交通状态下的信号协调 控制问题, 对于缓解城市CBD地区与部分道路在过 饱和状态下产生的交通拥堵则显得力不从心. 与未 饱和交通状态相比, 过饱和交通状态下的停车延误 协调控制问题将更为复杂多变, 因此对于过饱和状
态下的停车延误协调控制研究具有十分重要的理论 意义和应用价值. Gazis与Dans等[1∼3] 提出以进口道排队长度作为 状态变量, 根据停车断面车辆到达驶离关系建立过 饱和交通状况下的状态方程, 利用最优控制理论中 的极值原理进行延误最优控制求解; 并将应用范围 进一步扩展到具有普遍意义的路网, 采用类似方法 建立了相应的动态信号优化控制模型, 通过时间离 散化处理将其转化为多个线性规划问题进行优化求 解. Michalopoulos等[4] 在Gazis的研究基础上, 通过 进一步考虑路段排队长度约束、 路段行程时间与交 叉口转弯车流比例等因素的作用影响, 提出了路段 排队约束条件下的相邻过饱和交叉口最小延误协调
控制策略, 给出了信号周期与绿信比的优化设置方 法. Chang等[5,6] 针对整个过饱和状态持续时间段, 建 立了不同信号相位控制方式下的单交叉口离散优化 模型, 利用最优控制理论中的离散系统极小值原理, 得到了离散优化模型的最优控制率, 并给出了最佳 信号周期与最佳绿信比的实现算法; 通过利用离散 优化模型预测过饱和交叉口的整体性能指标、 确定 过饱和区域内的关键交叉口、 以关键交叉口作为起 点寻找协调路径方向与协调配时参数, 实现了一种 过饱和区域的信号协调实时优化控制. Rouphail与 Fambro等[7,8] 提出利用车辆均匀到达均衡延误模型 与协调调整系数PF估算车辆非均匀到达时的均衡 延误时间, 针对一种车辆均匀到达类型与五种车 辆非均匀(车队)到达类型, 分析推导了协调调整系 数PF的计算公式与取值范围, 并为TRB[9] 出版的美 国《道路通行能力手册》所用. Benekohal等[10,11] 针 对行驶车队与非行驶车队到达下游交叉口时车辆平 均到达率的不同, 提出利用AB(arrival-based)法直接 推导各种车辆到达类型下的延误时间计算公式, 并 建立了涵盖所有可能到达类型的11种信号交叉口均 衡延误模型, 实现了多段到达率不同到达类型下的 协调信号交叉口均衡延误精确计算. 常云涛等[12] 利 用Robertson建立的行驶车流离散模型, 对行驶车流 在协调控制系统内各交叉口的到达驶离图式进行了 分析研究, 提出了一种基于遗传算法的城市干道协 调控制相位差优化设计方法. 刘广萍等[13] 针对非饱 和与过饱和两种不同交通状况, 分析了交叉口延误 与信号配时、 车辆到达率等参数之间的动态关系, 研 究了信号控制下交叉口延误时间的计算方法. 事实上, 在过饱和状态与协调控制作用下, 下游 交叉口进口道到达车流的随机波动性将明显减弱, 随机停车延误也显著减少. 但现有相关研究成果多 为过饱和状态下的单交叉口延误模型与未饱和状 态下的多交叉口延误模型, 对于信号协调控制方式 下处于过饱和状态的均衡相位停车延误模型研究甚 少, 且研究时段多局限于单个信号周期之内. 因此, 本文将通过分析研究整个过饱和作用时间段内行驶 车队在下游信号控制交叉口的停车延误, 建立起一 套过饱和交通状态下的停车延误协调控制模型.
基于双层规划模型的交通信号区域协调控制_徐建闽
f i
f －1 i
（ k） + q （ k） t （ k） － （ 4） （ k） + q i （ k） t （ k）
f n
[u
f －1 i
ห้องสมุดไป่ตู้
]，
（ 5）
F f ji （ k） v n －1， ∑ n f =1 f l n －1， n － l veh u i （ k ）
K F
珚= ∑ ∑ ∑ fi （ k） max Q
k = 1 i! L out f = 1
（ 8）
Fig． 2
图2
相邻交叉口时距分析
Timespace diagram of adjacent intersection
2． 2
约束条件分析
影响区域协调控制效果的主要因素有相邻交叉 口间距、 路段交通量以及交叉口信号配时参数等 ． 相 邻交叉口间距过大， 上游交叉口驶出车队会随行驶 驶近下游交叉口时将呈 距离的增长逐渐离散开来， 现随机达到状态， 协调控制作用明显减弱； 路段交通 交叉口之间剩余较大的存车能力 ， 车流行驶 量过小， 离散性强， 控制协调效果不明显； 交叉口信号配时参 数有效调节路段交通量和决定协调控制实时效果 ， 是决定协调控制策略优劣的另一类主要因素 ． 2 ． 2 ． 1 相邻相位差 相邻交叉口之间的相位差将直接决定行驶车队 头车到达下游交叉口进口道的时刻， 对行驶车队的 性能产生相应的影响． 低饱和交通状态下， 相位差为 车队在路段上的平均行驶时间， 不随信号周期的变 化而变化． 当处于近饱和或过饱和时， 下游交叉口进 口道上可能形成排队车辆， 车队在路段上的行驶时 间不仅取决于路段长度， 还与下游交叉口排队长度 f* ． 有关 因此相邻交叉口合理的相位差 O n － 1， n （ k ） 应保 证上游交叉口 n － 1 第 1 个相位绿灯开启后， 放行车 队头车到达下游交叉口车队尾部的时刻正好等于下 游车队的消散波到达该车队尾车的时刻． 设置交叉 口的直行放行为协调方向， 确定相位差时所考虑的 * 排队车辆为协调相位 f 开始时下游进口道上的滞
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2.1
行驶车队在一个以红灯启亮为起始的信号 周 期 之 内 到 达(Platoon arriving in a cycle with the start of red phase)
2
行 驶 车 队 停 车 延 误 分 析 (Stop and delay analysis of vehicle platoon)
(华南理工大学 土木与交通学院, 广东 广州 510640)
摘要: 选取整个过饱和状态持续作用时间作为研究时段, 利用交叉口进口道的车辆到达–驶离图, 根据行驶车队 头车到达下游交叉口进口道的不同时刻, 分别针对行驶车队在一个以红灯启亮为起始的信号周期之内到达和跨越 一个以红灯启亮为起始的信号周期到达两种情况, 对过饱和交通状态下行驶车队通过协调信号控制交叉口的停车 延误进行了分析研究, 建立了一套过饱和交通状态下的停车延误协调控制模型, 得到了滞留车辆数、 停车次数、 延 误时间等性能指标与相邻交叉口相对相位差、 公共信号周期等协调控制变量之间的相关关系, 并通过交通仿真对 控制模型进行了分析验证, 为过饱和交通状态下的协调控制技术方法研究提供了相关理论依据. 关键词: 交通工程; 停车延误模型; 到达–驶离图; 过饱和; 协调控制 中图分类号: U491.5+4 文献标识码: A
收稿日期: 2009−11−29; 收修改稿日期: 2010−07−05. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50878088); 教育部高校博士点基金资助项目(200805610005); 广东省工业科技攻关计划资助项目 (2008B010200010).
1624
控 制 理 论 与 应 用
第 27 卷
Coordinated control models for stop and delay under over-saturated traffic conditions
LU Kai, XU Jian-min, LI Lin
(School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangzhou Guangdong 510640, China)
Abstract: In the duration of over-saturated traffic conditions, this paper studies the approach-delay under coordinated control with cumulative arrival-departure diagram based on the time that platoon reaches downstream intersection: 1) platoon arrives in a cycle with the start of red phase; 2) platoon arrives throughout a cycle with the start of red phase. This paper proposes stop and delay coordinated control models under over-saturated traffic conditions for different arrival types, and obtains conclusions about the relationship between performance indexes(number of detained vehicles, number of stops, and delay) and coordinated control variables(relative offset, common signal cycle). The control models have been analyzed and verified by traffic simulations. This method provides a theoretical basis for the coordinated control technology under over-saturated traffic conditions. Key words: traffic engineering; stop and delay models; arrival-departure diagram; over-saturated; coordinated control
态下的停车延误协调控制研究具有十分重要的理论 意义和应用价值. Gazis与Dans等[1∼3] 提出以进口道排队长度作为 状态变量, 根据停车断面车辆到达驶离关系建立过 饱和交通状况下的状态方程, 利用最优控制理论中 的极值原理进行延误最优控制求解; 并将应用范围 进一步扩展到具有普遍意义的路网, 采用类似方法 建立了相应的动态信号优化控制模型, 通过时间离 散化处理将其转化为多个线性规划问题进行优化求 解. Michalopoulos等[4] 在Gazis的研究基础上, 通过 进一步考虑路段排队长度约束、 路段行程时间与交 叉口转弯车流比例等因素的作用影响, 提出了路段 排队约束条件下的相邻过饱和交叉口最小延误协调
第 27 卷第 12 期 2010 年 12 月
文 章编号: 1000−8152(2010)12−1623−08
ry & Applications
Vol. 27 No. 12 Dec. 2010
过饱和交通状态下的停车延误协调控制模型
卢 凯, 徐建闽, 李 林
控制策略, 给出了信号周期与绿信比的优化设置方 法. Chang等[5,6] 针对整个过饱和状态持续时间段, 建 立了不同信号相位控制方式下的单交叉口离散优化 模型, 利用最优控制理论中的离散系统极小值原理, 得到了离散优化模型的最优控制率, 并给出了最佳 信号周期与最佳绿信比的实现算法; 通过利用离散 优化模型预测过饱和交叉口的整体性能指标、 确定 过饱和区域内的关键交叉口、 以关键交叉口作为起 点寻找协调路径方向与协调配时参数, 实现了一种 过饱和区域的信号协调实时优化控制. Rouphail与 Fambro等[7,8] 提出利用车辆均匀到达均衡延误模型 与协调调整系数PF估算车辆非均匀到达时的均衡 延误时间, 针对一种车辆均匀到达类型与五种车 辆非均匀(车队)到达类型, 分析推导了协调调整系 数PF的计算公式与取值范围, 并为TRB[9] 出版的美 国《道路通行能力手册》所用. Benekohal等[10,11] 针 对行驶车队与非行驶车队到达下游交叉口时车辆平 均到达率的不同, 提出利用AB(arrival-based)法直接 推导各种车辆到达类型下的延误时间计算公式, 并 建立了涵盖所有可能到达类型的11种信号交叉口均 衡延误模型, 实现了多段到达率不同到达类型下的 协调信号交叉口均衡延误精确计算. 常云涛等[12] 利 用Robertson建立的行驶车流离散模型, 对行驶车流 在协调控制系统内各交叉口的到达驶离图式进行了 分析研究, 提出了一种基于遗传算法的城市干道协 调控制相位差优化设计方法. 刘广萍等[13] 针对非饱 和与过饱和两种不同交通状况, 分析了交叉口延误 与信号配时、 车辆到达率等参数之间的动态关系, 研 究了信号控制下交叉口延误时间的计算方法. 事实上, 在过饱和状态与协调控制作用下, 下游 交叉口进口道到达车流的随机波动性将明显减弱, 随机停车延误也显著减少. 但现有相关研究成果多 为过饱和状态下的单交叉口延误模型与未饱和状 态下的多交叉口延误模型, 对于信号协调控制方式 下处于过饱和状态的均衡相位停车延误模型研究甚 少, 且研究时段多局限于单个信号周期之内. 因此, 本文将通过分析研究整个过饱和作用时间段内行驶 车队在下游信号控制交叉口的停车延误, 建立起一 套过饱和交通状态下的停车延误协调控制模型.
通过对上游交叉口进行合理的信号相位与相序 设计, 使上游交叉口连续运行驶向同一下游交叉口 的车流放行相位, 可以有效减弱下游交叉口相关进 口道到达车流的分散性, 有利于取得较少停车次数 与延误时间的协调控制效果[14] . 实际观测数据表明,
当行驶车队头车到达下游交叉口进口道时正遇 红灯启亮, 对应的停车延误情况将如图1(a)中的网 格线与水平线区域所示; 当行驶车队尾车到达下游 交叉口进口道时正遇红灯启亮, 对应的停车延误情 况将如图1(b)中的网格线区域所示. 对比图1(a)(b)可 知, 行驶车队到达下游交叉口进口道的时刻将对 平均延误时间dLA 产生一定影响, 但却不会影响到 平均过剩滞留车辆数NS 与平均停车次数hLA 的大 小. 当行驶车队头车到达下游交叉口进口道的时刻 由T0 向T1 移动时, 行驶车队所受总延误将由最大值 向最小值线性变化, 其平均值对应为图1(a)中的网格 线区域面积或图(b)中的网格线与垂直线区域面积 之和, 图1(a)中的水平线区域与图(b)中的垂直线区 域关于折线OAB对称. 在图1中: tT 表示行驶车队到达过程持续时长, ∆t0 表示行驶车队头车到达下游交叉口进口道时 刻 滞 后 于T0 的 时 间 差, ∆t0 ∈ [0, C − tT ], q1 表 示
第 12 期
卢凯等: 过饱和交通状态下的停车延误协调控制模型
1625
前n1 个信号周期内的等效车辆平均到达率, q2 表示 后n2 个信号周期内的等效车辆平均到达率, qS 表示 进口断面饱和流量, NSMAX 表示最大过剩滞留车辆 数, dSMAX 表示最大车辆延误时间, 折线L1 表示滞后 时间差∆t0 所对应的车辆到达积累线. 利用图1中线 段与面积的可叠加性, 可以推出交叉口进口道平均 过剩滞留车辆数NS 、 平均停车次数hLA 以及平均延 ¯LA 的计算公式如式(1)∼(3)所示, 式 误时间平均值d q 中Z = x − 1 = 1 − 1. Q 1 1 NS = NSMAX = (q1 · n1 · C − Q · n1 · C ) = 2 2