不确定交通需求下交叉口信号配时区间优化模型

为解决混合交通流的不确定需求,合理描述不确定参数用以信号配时优化,本文提出交叉口信号控制配时参数区间优化模型。首先,以高峰时段5 min采集标段数据,构造交通量区间,修正Highway Capacity Manual 2010(HCM2010)饱和流率计算公式,估计混合交通饱和流率区间;其次,构建信号配时参数区间非线性多目标规划模型,并以交叉口服务水平为性能目标,利用区间序关系与区间可能度模型进行转换,采用多层嵌套遗传算法求解;最后,以北京市道路等级相差较大的两相位与三相位交叉路口高峰时段数据为例,验证信号配时区间优化模型,并运用VISSIM软件进行仿真比较。结果表明:本文所建模型可行、有效,且考虑饱和流率区间的信号配时区间优化模型更适合于关键相位饱和流率波动较大的两相位信号交叉口,机动车平均延误和交叉口通行能力较Webster方法分别优化了35.9%和14.9%。

基于可能度的交叉口信号控制区间优化模型

为了满足城市道路不确定性交通需求,提高不确定环境下交通信号控制方案的可靠性,针对交通信号控制配时参数优化问题,结合区间优化理论提出了交叉口信号配时参数区间优化模型。首先,采用5 min采集标段确定高峰期交通量区间,并以此交通量区间作为控制系统输入参数;其次,以交叉口机动车平均控制延误区间为目标函数,构建区间值信号配时参数非线性优化模型;再者,以交叉口服务水平为性能目标,利用区间可能度模型对区间值优化模型进行转换,并采用遗传算法求解;最后,运用VISSIM仿真软件分别对北京市典型的三相位与两相位交叉口晚高峰时段进行模拟仿真。结果表明,该配时参数区间优化模型可行、有效。对于交通量波动较大的三相位交叉口,该区间优化方法明显优于Webster方案、鲁棒优化方法、实测数据,平均延误和交叉口通行能力较实测结果的优化程度分别为26.57%与7.07%;对于交通量相对平稳的两相位交叉口,区间优化方法可行,且能达到预期控制效果,但均弱于其他方案。进一步,选取北京市东三环8个交叉口进行信号配时参数区间优化,以高峰时段内5 min采集标段的饱和度和车均延误的波动趋势来分析控制方案的稳定性。分析表明,区间优化方法对各个路口高峰时段间而言都能达到预期控制效果,且更适合于交通量波动相对较大的交叉口,其方案的控制效果更稳定。

基于序关系的交叉口信号配时区间优化模型

为处理交通流不确定性,提高交通信号控制方案的可靠性,结合非线性区间规划理论,提出交叉口信号配时参数区间优化模型。首先,在高峰时段以5min为采集标段对交叉口进行数据统计,并以此构造交通流量区间来区间化不确定参数;其次,以交通流量区间为控制系统输入参数,结合区间数理论,构建以机动车平均延误区间最小为目标的交叉口信号配时参数区间优化模型;然后,利用区间序关系和可能度模型进行模型转换,运用双层嵌套遗传算法进行求解;最后,选取北京市两个两相位交叉口进行模型验证与仿真比较。结果表明:信号配时区间优化模型是可行、有效的,且更适合于交通需求波动较大的交叉口,相较于实测数据,该区间优化模型车均延误减少了17.16%,通行能力提高了1.19%,且相较于传统控制方案,该模型提高了信号控制方案运行的稳定性。