城市道路單點自適應控制策略與算法研究.pdf

1、信號控制交叉口是城市道路交通信號控制系統的基本單元。單點控制策略和協調控制策略是交通信號控制策略的兩個主要研究方向。本文從單點的界定方法、單點控制策略的技術特征、相位切換決策的涵義等多個方面，全面闡釋了單點自適應控制策略的基本內涵。從交通工程的專業(yè)視角，分析了典型單點自適應控制策略存在的主要問題，展望了單點自適應控制策略的研究趨勢。將單點類比為一個簡單的社會系統；通行時間資源類比為社會資源或財富；社會車輛、公交車輛、非機動

2、車和行人等交通主體類比為社會成員。借鑒社會公正的規(guī)則體系，提出了相位切換決策方法的一般設計原則。以保證交通主體的通行權利、提供平等的通行機會、合理分配通行時間和對弱勢群體進行適當補償為控制目標，以綠燈時間、相位組合和相位顯示順序為控制參數，以綠燈相位的綠燈時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，建立了一種改進的二項選擇方法的技術架構。總結并歸納了時間參數的計算和取值方法。將行人的通行需求作為相位切換決策的

3、依據之一，針對典型的“十字形”信號控制交叉口，建立了具有8個機動車相位和4個行人相位的雙環(huán)相位結構，分析了可能產生的相位組合方案、相位切換方案和相位切換過程的基本規(guī)律。初步構建起較為完整的單點自適應控制策略的基本框架。采用改進的二項選擇方法，在加入行人相位的雙環(huán)相位結構下，面向無公交專用道的單個信號控制交叉口，充分考慮行人和公交車輛的通行需求，設計了一種基于規(guī)則的單點自適應控制策略。它包括4項核心規(guī)則：(1)基于綠燈時間利

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。設計了排隊頭車搜索算法、機動車相位最小綠燈時間算法和行人相位綠燈時間算法，建立了綠燈時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，針對排隊頭車搜索算法和基于規(guī)則的單點自適應控制策略進行了仿真測試。測試結果顯示：(1)排隊頭車搜索算法的正確率較高。(

5、2)基于規(guī)則的單點自適應控制策略能夠適應機動車交通需求的連續(xù)變化(特別是機動車交通需求快速變化)，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)機動車交通需求的連續(xù)變化過程中，與一種經過優(yōu)化設計的單點感應控制策略相比，基于規(guī)則的單點自適應控制策略能夠縮短信號周期時間，降低機動車相位的人均延誤和車均延誤、行人相位的人均延誤，機動車交通高峰時段的降幅尤為顯著。關鍵詞：單個信號控制交叉口，自適應控制策略，雙環(huán)相位