基於幹線疊加的區域交通信號協調控制方法研究

《基於幹線疊加的區域交通信號協調控制方法研究》是依託吉林大學，由宋現敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於幹線疊加的區域交通信號協調控制方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋現敏
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

目前，我國大中城市中絕大部分交叉口實施單點孤立信號控制，這種信號控制方式由於缺乏與其它交叉口的協調，經常會造成過長的車輛排隊和不必要的延誤，降低了交叉口運行效率，尤其是在交通需求不斷增長的情況下，這一現象日益突出。因此，有必要在大中城市有條件的區域實施信號協調控制。基於此，本項目擬從我國城市路網結構特徵入手，分析城市交通流分布特性；研究城市區域路網各幹線、節點之間關聯性，將複雜路網簡化為以幹線為基本單元的多個簡單路網，建立基於幹線疊加的區域交通控制子網劃分技術；運用交通控制、交通流理論、運籌學、智慧型最佳化技術和信息檢測技術，對區域信號控制的最佳化目標、配時最佳化方法、控制方案的過渡算法進行研究，建立適合我國道路結構、交通流運行特徵的區域交通信號協調控制方法。其研究成果可豐富和完善交通控制理論，對提高城市路網運行效率、減輕交通擁堵具有重要的理論意義和實用價值。

結題摘要

目前，我國大中城市中絕大部分交叉口實施單點孤立信號控制，這種信號控制方式由於缺乏與其它交叉口的協調，經常會造成過長的車輛排隊和不必要的延誤，降低了交叉口運行效率。因此對協調方法的研究一直是交通領域關注的熱點與難點，在交通管理控制領域有著重要的套用價值。本項目從我國城市路網結構特徵入手，分析城市交通流分布特性；研究城市區域路網各幹線、節點之間關聯性，提出基於幹線疊加的區域交通控制子網劃分技術，建立適合我國道路結構、交通流運行特徵的區域交通信號協調控制方法，通過實際調查、模擬仿真等實驗手段初步標定了模型的典型參數，驗證了模型的有效性。本項目具體研究內容如下： (1)建立了幹線信號協調方法 項目利用流量和時間占有率兩參數，建立了新的交通強度最佳化模型，並利用生長曲線擬合得到了交通強度與周期之間的關係模型，確定了周期時長最佳化方法；考慮車流到達的波動性，項目提出了基於感應控制的幹線協調控制方法；分析進口道車輛排隊演化過程，以飽和周期內最大排隊長度最小為最佳化目標，提出一種基於排隊長度約束的飽和幹線相位差最佳化方法。 （2）設計了基於幹線疊加的交通控制子網劃分技術 通過分析城市路網結構、運用運籌學、圖論等知識建立基本路網拓撲結構模型；分析了子區劃分算法與信號配時算法的內在聯繫，提出了交通信號控制目標集，提出了交通控制子區動態劃分策略；分析了影響相鄰交叉口劃入同一子區的四個關鍵因素（周期時長差異、交叉口間距、路徑流量差異、交叉口數量四個關鍵因素），分別建立了上述四個因素聯合作用下的相鄰交叉口協調關聯度模型；基於圖論知識對路網內的交叉口、路段元素進行變數表達，建立了閉環子區的判別算法，設計了交通控制子區初始劃分與動態調整算法流程。 （3）建立了區域信號協調方法 根據車流到達情況，建立了交叉口相位差與效益指標的關係模型；提出了將複雜路網簡化為簡單路網的相位差最佳化方法；根據實際控制方式的需要和控制方案轉化的平穩性與及時性，建立不同情況下的信號協調控制方案的平滑過渡算法。 （4）算法驗證以 上研究成果為基礎，採用實地數據對協調方法、子網劃分算法進行了驗證，確保算法有效性。