城市道路單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略與算法研究.pdf

1、信號(hào)控制交叉口是城市道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)的基本單元。單點(diǎn)控制策略和協(xié)調(diào)控制策略是交通信號(hào)控制策略的兩個(gè)主要研究方向。本文從單點(diǎn)的界定方法、單點(diǎn)控制策略的技術(shù)特征、相位切換決策的涵義等多個(gè)方面，全面闡釋了單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略的基本內(nèi)涵。從交通工程的專(zhuān)業(yè)視角，分析了典型單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略存在的主要問(wèn)題，展望了單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略的研究趨勢(shì)。將單點(diǎn)類(lèi)比為一個(gè)簡(jiǎn)單的社會(huì)系統(tǒng)；通行時(shí)間資源類(lèi)比為社會(huì)資源或財(cái)富；社會(huì)車(chē)輛、公交車(chē)輛、非機(jī)動(dòng)

2、車(chē)和行人等交通主體類(lèi)比為社會(huì)成員。借鑒社會(huì)公正的規(guī)則體系，提出了相位切換決策方法的一般設(shè)計(jì)原則。以保證交通主體的通行權(quán)利、提供平等的通行機(jī)會(huì)、合理分配通行時(shí)間和對(duì)弱勢(shì)群體進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償為控制目標(biāo)，以綠燈時(shí)間、相位組合和相位顯示順序?yàn)榭刂茀?shù)，以綠燈相位的綠燈時(shí)間利用程度和紅燈相位的特征損失作為相位切換決策的主要依據(jù)，建立了一種改進(jìn)的二項(xiàng)選擇方法的技術(shù)架構(gòu)。總結(jié)并歸納了時(shí)間參數(shù)的計(jì)算和取值方法。將行人的通行需求作為相位切換決策的

3、依據(jù)之一，針對(duì)典型的“十字形”信號(hào)控制交叉口，建立了具有8個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)相位和4個(gè)行人相位的雙環(huán)相位結(jié)構(gòu)，分析了可能產(chǎn)生的相位組合方案、相位切換方案和相位切換過(guò)程的基本規(guī)律。初步構(gòu)建起較為完整的單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略的基本框架。采用改進(jìn)的二項(xiàng)選擇方法，在加入行人相位的雙環(huán)相位結(jié)構(gòu)下，面向無(wú)公交專(zhuān)用道的單個(gè)信號(hào)控制交叉口，充分考慮行人和公交車(chē)輛的通行需求，設(shè)計(jì)了一種基于規(guī)則的單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略。它包括4項(xiàng)核心規(guī)則：(1)基于綠燈時(shí)間利

4、用程度的相位切換決策規(guī)則；(2)基于特征損失的相位切換決策規(guī)則；(3)環(huán)間相位切換決策規(guī)則；(4)起始相位選擇規(guī)則。設(shè)計(jì)了排隊(duì)頭車(chē)搜索算法、機(jī)動(dòng)車(chē)相位最小綠燈時(shí)間算法和行人相位綠燈時(shí)間算法，建立了綠燈時(shí)間利用程度和特征損失的描述方式和在線分析方法。選取典型交叉口為例，利用VISSIM 4.10建立仿真模型，針對(duì)排隊(duì)頭車(chē)搜索算法和基于規(guī)則的單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略進(jìn)行了仿真測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示：(1)排隊(duì)頭車(chē)搜索算法的正確率較高。(

5、2)基于規(guī)則的單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略能夠適應(yīng)機(jī)動(dòng)車(chē)交通需求的連續(xù)變化(特別是機(jī)動(dòng)車(chē)交通需求快速變化)，較好地保證交叉口(特別是主要道路方向)控制效益的穩(wěn)定性。(3)機(jī)動(dòng)車(chē)交通需求的連續(xù)變化過(guò)程中，與一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的單點(diǎn)感應(yīng)控制策略相比，基于規(guī)則的單點(diǎn)自適應(yīng)控制策略能夠縮短信號(hào)周期時(shí)間，降低機(jī)動(dòng)車(chē)相位的人均延誤和車(chē)均延誤、行人相位的人均延誤，機(jī)動(dòng)車(chē)交通高峰時(shí)段的降幅尤為顯著。關(guān)鍵詞：?jiǎn)蝹€(gè)信號(hào)控制交叉口，自適應(yīng)控制策略，雙環(huán)相位