协调控制子区快速动态划分方法研究

通过建立基于交叉口关联度的协调控制子区划分模型,设计最佳控制子区划分方案获取流程,实现了交通信号控制子区的动态划分;针对最佳控制子区划分方案求解过程中可能面临的维数灾难问题,提出利用降维处理与遗传算法两种方法进行子区划分方案的快速寻优,并给出了一套协调控制子区快速动态划分流程.通过算例分析说明,在一定规模路网之下本文提出的控制子区快速动态划分方法将以一个较大概率搜索到次优子区划分方案,且因其计算时间可以被有效控制,因此完全能够满足控制子区划分的实时性要求,可推广应用于城市区域交通信号实时控制系统中.

过饱和状态下交通控制小区动态划分方法

控制系统对过饱和状态作出迅速响应首先要确定与过饱和路段相关联的交通控制小区的范围.从判别过饱和路段出发,以交叉口之间的关联度为量化指标,建立并验证关联度计算模型,并通过界定阻塞区、过渡区和常态区以及消散区提出过饱和状态下交通控制小区的动态划分方法.结合实例标定划分小区的关联度关键值,给出控制结构范围确定的具体流程.过饱和状态交通控制小区的划分为城市道路网过饱和交通信号控制策略的研究提供参考.

基于群体动力学的协调控制子区划分

引入群体动力学理论中的相聚度概念,给出了相邻交叉口相聚度的计算公式.通过控制子区边界、设置基于交叉口相聚度的子区划分约束条件,实现了分层、分步的交通控制子区划分策略,建立了一个基于群体动力学的交通控制子区划分模型,设计了一个完整的最佳控制子区划分方案获取流程,采用交叉口群聚类算法实现了对控制子区划分方案的综合性分析评价.算例分析表明,所提出的基于群体动力学的协调控制子区划分方法是有效的,根据交叉口相聚度得到的控制子区划分方案可以减少路网交通流的总停车次数和停车延误.

基于关联度分析的协调控制子区划分方法

利用交叉口关联度量化分析方法,给出了相邻交叉口关联度与多交叉口组合关联度的计算公式.通过定义控制子区划分方案的解集空间、约束条件与评价准则,建立了协调控制子区划分模型;采用子区划分层扩散算法实现对控制子区划分方案的分析评价,给出了一套完备的控制子区划分流程.通过算例分析,对基于关联度分析的协调控制子区划分方法进行了阐述.

基于宏观基本图的相邻子区协调控制方法

为了提升道路网整体运行效益,克服针对单个控制子区的最优化控制可能造成的拥堵转移,本研究基于宏观基本图的概念,建立控制子区间驶入驶出交通量的协调控制模型.该模型以两个相邻控制子区为对象,考虑各子区自身宏观基本图特征及交通量流入流出关系.在运用博弈论对其相互作用进行描述的基础上,提出了一种以两个子区整体运行效益最大化为目标的博弈控制逻辑及其求解流程.通过VS2010对所建立的博弈进行仿真,验证了模型的可行性及控制效果.研究表明,不同的控制策略对相邻小区的运行水平(收益)会造成不同的影响,但经多次博弈后,两相邻控制子区整体运行状况可稳定在一个最佳水平.博弈结果显示路网容量相对较小的控制子区更应受到保护,当内部车辆数达到最佳车辆数时应对其进行流入限制.

基于宏观基本图的交通小区通过量最大化控制方法

为了使交通控制小区能保持较高的运行效率,基于宏观基本图的概念,提出了针对单个控制小区的驶入交通量反馈控制方法。该方法以交通小区通过量最大化为控制目标,具体分为两步:先根据控制小区最佳内部车辆数和最大驶出流量,利用反馈控制确定各控制周期总驶入流量;再依据等饱和度原则和通行能力约束,分配各边界进口允许驶入交通量。通过Vissim仿真,对有/无边界控制情况下小区运行情况进行了对比分析。研究表明:本控制方法可使路网保持高效的运行状态,在拥挤状态下可提高车辆驶出率近4倍,整个分析时段内车辆总延误降低49%,驶出车辆数增加147%,总行程时间减少35%;若交通小区高峰时段较长,边界控制有助于提高外围车辆驶入小区的效率,并减少小区边界处的排队长度。

基于MFD的城市区域路网多子区协调控制策略

针对城市路网中区域性的大范围交通拥堵问题,提出了基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)的多子区协调控制策略,以提升路网的整体运行效益.该策略将城市区域路网划分为多个子区,每个子区的交通流又划分为内部流和转移流,综合两者建立了基于MFD的多子区交通流模型,并给出了对各子区交通流诱导时的边界约束条件;通过调节子区边界控制输入,设计了边界反馈控制器对各子区转移流进行动态诱导,继而进行了迭代分析,以判断其是否满足边界约束,并对控制器进行了Lyapunov稳定性分析.仿真结果表明,所提策略使城市区域路网中各子区车辆总数渐近收敛于设定值,且整体平均流量提高了约11%,大范围交通拥堵状况得到明显缓解.

山地城市干线交通控制子区划分方法研究

山地城市干线承载了道路交通较大比例的出行需求,单一固定的管控手段难以适应当前复杂的交通环境,需要协调控制才能满足交通管理需求。交通控制子区划分作为协调控制的首要任务,影响着交通管控效果的优劣。当前交通子区划分研究重点已从静态交通控制子区划分转变为动态交通控制子区划分,主要集中在关联度指标计算、子区划分算法等方面。针对目前子区划分方法与实际应用关联度不足,且不太适用于山地城市干线的局限,基于交通管控应用分析了山地城市干线多维不均衡性,从数据库构建、关联度建模、子区划分算法等方面提出了子区划分算法思路,构建了基于距离、流量、交通流结构的多因素山地城市干线交通控制子区划分方法。

基于时空特征的干线协调控制子区划分方法

为应对干线交通流的时变性和空间分布差异性给干线协调控制带来的影响,提出了基于交通流时空特征的干线协调控制子区划分方法。首先,利用交通流时间相关系数和空间相关系数分析交通流的时空特征,根据交通流的时间特征来改进时段划分方法;其次,引入相邻交叉口关联系数和不停车通过路口车辆数作为子区划分指标,在时段划分的结果上进行子区划分,以交通流的空间特征来改进合并指数法,实现子区划分方案的更新;最后,以玉林市民主路为例验证该方法的实用性和有效性。结果显示,与传统的交通控制时段划分方法相比采用基于交通流时空特征的干线协调控制子区划分方法后,干线系统的总延误时间、车均停车延误时间、车均停车次数分别降低了19.5%、23.4%、16.7%,说明该方法更能适应交通流的时空变化趋势,显著提高干线交通流的运行效率。

城市路网交通控制子区动态划分策略

为提高交通控制系统自适应水平,阐述了交通控制子区划分的研究现状,从系统性、科学性、快速性3个方面对现有成果进行了剖析;从交通控制系统整体角度出发,研究了子区划分与信号配时方案优化的内在联系,明确了二者所面向的道路环境、交通流环境、信息检测环境;以饱和度为指标将交叉口状态划分为低饱和、中饱和、准饱和、过饱和4个等级,并确定了每个状态等级交叉口的控制目标;根据子区划分与信号配时优化目标一致性的原则,建立了子区划分目标集,确定了各个目标的优先级别;建立了交通控制子区划分原则,提出了关联度模型与划分算法的建立思路;最后从策略层、理论层、算法层3个层面形成了交通控制子区动态划分框架体系。研究成果可以为关联度模型以及子区划分算法的建立提供指导。

主干道动态协调控制技术

针对主干道信号协调控制问题,提出一种新的动态分段协调控制技术.首先分析路段长度、交通密度以及信号周期时间对关联度的影响,设计了基于分层结构的关联度模糊计算方法和基于关联度的控制子区划分方法;然后提出一种子区协调控制算法,根据一段时间内交通流信息计算子区公共信号周期、上下行相位差和各路口的绿信比.实际应用表明,该控制技术能有效降低主干道交通流平均旅行时间和平均停车率,效果令人满意.