道路信號交叉口智能型交通控制方法研究（上）
出處：xiaminghua 發(fā)布于：2007-04-29 09:58:04
| 摘要：本文以模糊理論為基礎，在借鑒既有定時交通信號控制方法，并在對具體交叉口的實際交通狀況進行調(diào)查、分析的基礎上，建立單個道路信號交叉口的交通控制方法。本方法考慮道路交通流變化的不確定性，通過實時配時方案調(diào)整適應交通流的變化。研究結(jié)果表明，智能型交通控制方法更能適應交叉口復雜多變的交通狀況，對減少車輛延誤具有效果明顯。 關(guān)鍵詞：信號交叉口，模糊控制，智能，交通模擬 隨著城市化進程的加快，城市道路交通擁擠阻塞和環(huán)境問題已經(jīng)成為倍受社會關(guān)注的熱點問題之一。道路信號交叉口的交通控制方法是從管理角度緩解交通擁擠問題的有效措施之一。因此，積極探索新的、智能化、行之有效的交通控制方法十分必要。 目前，單個道路信號交叉口的交通控制方法主要采用基于Webster延誤公式的配時模型，預先設定各時段的配時方案。然而，這些模型都只考慮了平均小時交通流量而忽視了交叉口交通流的不確定性。實際的交通流量往往隨時間不斷變化，且具有不確定性。既有的感應控制方法雖然能在一定程度上適應交通流的變化，但其主要是根據(jù)前一時段的交通流量選擇一種相對合適的配時方案，因此其結(jié)果不能很好地適應當前交通流情況，也缺乏實時性。 本文建立單個道路信號交叉口的智能型交通控制方法，使道路信號交叉口的信號配時考慮道路中交通流變化的不確定性，使道路信號交叉口交通控制方案更具有自適應性，以減少車輛延誤、提高通行能力。 1單個道路信號交叉口的控制方法 單個道路信號交叉口的交通控制是道路交通系統(tǒng)的基本、也是重要的控制方法。對于其控制方法，主要有以下幾種： （1）TRRL方法 TRRL方法的考察斷面是停車線，所以計算參數(shù)都以停車線斷面為準。該方法基于Webster延誤公式，在交通流量不大，即飽和度低時，能夠得到理想的結(jié)果，但當飽和度接近1時，算得的延誤不正確，更無法計算超飽和交通情況下的延誤。 （2）ARRB方法 ARRB方法考慮了飽和交通情況，尤其是飽和時的停車因素，改進了延誤方程，因此能夠用于飽和與超飽和狀態(tài)下的交通信號配時計算。 （3）“沖突點”法 該方法把考察的斷面移到了沖突點，更符合車流存在沖突點時的交通流實際情況。 （4）響應式控制 該方法目的是使綠燈時間長度與實際交通狀況相適應。分為兩種形式： 基于到達車輛車頭距的控制：在一個給定的綠燈時間內(nèi)，綠燈無條件開啟。該時間過后，若位于停車線前方一定距離處的檢測器檢測到一輛車到達，則追加一小段綠燈時間。若一直檢測到有車輛到達，則綠燈一直被延長，直到綠燈時間終了為止。若在追加綠燈時間終了時未檢出到達車輛，則綠燈被切換，黃燈亮，然后變成紅燈。 基于排隊長度的控制：為了有效地利用綠燈時間，在排隊車輛被疏散后，綠燈立即停止。在綠燈時間內(nèi)，通過交叉口的流量總保持在飽和值左右。該方法的關(guān)鍵在于如何設置檢測器，需要檢測和比較什么數(shù)據(jù)以及如何根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)制定和調(diào)整配時方案。 （5）自尋優(yōu)控制 該方法可分為兩種：宏觀控制和微觀控制。前者對周期和約束條件進行選擇，例如確定適當?shù)南辔徊睿员ＷC系統(tǒng)同步運行，但控制參數(shù)，尤其是周期長度不能經(jīng)常改變，它們?nèi)Q于平均交通狀態(tài)。而后者在每個控制周期內(nèi)都可以調(diào)整相序及各相位的綠信比，以的控制方式適應短時間內(nèi)的交通變化。 （6）Robust化方法[1] 該方法能夠利用交通流的平均值和變化量產(chǎn)生相應的信號配時方案。Robust化方法在到達車流率隨時間變化的時候，無論在交通量適中還是擁擠的條件下，都明顯比基于Webster延遲方程的傳統(tǒng)模型效果好，且使用Robust方法的效益隨著交通量大小和到達流率變化程度的增加而增大。這種方法的主要優(yōu)點是用于計算配時方案的模型可以適用于更多的交通量情況，而不僅僅局限于交通量較小或較大的情況。雖然這種信號配時模型適用范圍更廣，但仍不滿足根據(jù)交通流變化實時調(diào)整配時方案的智能化要求。 2智能型交通控制方法模型[2] 智能型交通控制方法的信號配時周期和實際綠燈顯示時間隨車流量變化，其基本思想是通過比較有通行權(quán)的一組交通流中關(guān)鍵車流未來t秒內(nèi)到達交叉口的車輛數(shù)和另外兩組無通行權(quán)交通流中關(guān)鍵車流的排隊等待車輛數(shù)，決定是延長本相位綠燈時間還是切換到下一個相位。因此，有以下三個主要控制參數(shù)： ①有通行權(quán)的一組交通流中關(guān)鍵車流平均每車道的未來t秒內(nèi)到達交叉口的車輛數(shù)A； ②無通行權(quán)交通流中關(guān)鍵車流的平均每車道的排隊等待車輛數(shù)Q； ③綠燈延長時間1T。 本文中，相位初綠燈時間t0和預測時間t的設定，參考TRRL方法計算的信號配時值。針對北京“光華路－東三環(huán)輔路”交叉口的現(xiàn)行控制方案,各相位的初綠燈時間t0取為各相位三個時段實際綠燈時間的值。計算得到各相位的初綠燈時間t0 為：相位一初綠燈時間t0=47s；相位二初綠燈時間t0=26s；相位三初綠燈時間t0=28s對于相位預測時間t，由于綠燈延長時間1T的值與預測時間t相同，考慮到信號周期值不宜超過180秒，以免延誤太大，超過交通參與者能夠接受的等待限度，現(xiàn)設置預測時間t為20秒，且在實際應用中各相位只預測。 1)模糊語言值的設定 ①A的模糊語言值定為：很少、少、中等、多、很多； ②Q的模糊語言值設定為與A相同； ③1T的模糊語言值設定為：很短、短、中、長、很長。 2)隸屬度函數(shù)的確定 3)模糊控制規(guī)則 | ||
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