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交叉口混合交通流微观控制模型

控制理论与应用 2023年第10期40卷 1851-1862页

作者：黄鑫林培群裴明阳谭满春冉斌华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 查尔姆斯理工大学土木与建筑工程系瑞典哥德堡41296 暨南大学信息科学技术学院广东广州510632 威斯康星大学麦迪逊分校土木与环境工程系美国威斯康星麦迪逊53706

为构建智能网联汽车(CAV)和有人驾驶汽车(HDV)混合通行情况下的交叉口通行机制与控制方法,本文提出CAV专用道条件下交叉口协同通行模型.首先,设计CAV专用道条件下的交叉口布置,对交叉口进行网格化处理,将CAV通行时隙和HDV绿灯相位对交... 详细信息

为构建智能网联汽车(CAV)和有人驾驶汽车(HDV)混合通行情况下的交叉口通行机制与控制方法,本文提出CAV专用道条件下交叉口协同通行模型.首先,设计CAV专用道条件下的交叉口布置,对交叉口进行网格化处理,将CAV通行时隙和HDV绿灯相位对交叉口某部分网格某时段的占用统一到交叉口时空资源描述框架下;其次,建立兼顾CAV与HDV的交叉口时空网格资源分配模型,构建自适应信号灯控制算法和CAV轨迹规划算法;再次,以车辆最小延误为目标进行自适应信号灯配时优化和CAV轨迹优化;最后,选取广州某典型交叉口建立仿真实验对所提方法的有效性进行了验证.

关键词：交通工程混合交通流控制协同通行交叉口控制智能网联车微观交通仿真

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自动车环境下交叉口无信号混合控制策略研究

北京交通大学学报 2022年第6期46卷 27-35页

作者：李卓姌李嘉鲁工圆西南交通大学交通运输与物流学院成都611756

针对交叉口拥挤且主路和支路流量有较大差异的自动车场景下,基于预约的先到先得(First Come First Serve,FCFS)控制策略效率低于信号配时策略的悖论,提出了一种结合FCFS和车队控制的交叉口无信号混合控制策略.在保证安全性的前提下,以... 详细信息

针对交叉口拥挤且主路和支路流量有较大差异的自动车场景下,基于预约的先到先得(First Come First Serve,FCFS)控制策略效率低于信号配时策略的悖论,提出了一种结合FCFS和车队控制的交叉口无信号混合控制策略.在保证安全性的前提下,以延误最低为目标,优化车辆的通行顺序.引入启发式冲突协调算法和取消预约机制,根据车辆所在车道的车流量区分车辆的优先级,车辆根据实时车流量状况自适应地组成车队通过交叉口,从而减少FCFS策略产生的频繁通行权交换,保证车流量大方向车辆通行的连续性.仿真结果表明:在悖论场景下,混合控制策略较FCFS策略能减少55.84%的总延误.当交叉口总体车流量较大且主路与支路车流量差异较明显时,混合控制策略较FCFS策略在减少延误、提高交叉口通行能力方面的优势更明显.

关键词：交通工程自动车交叉口控制无信号交叉口

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车联网环境下无信号交叉口控制方法研究

车联网环境下无信号交叉口控制方法研究

作者：张成祥江苏大学

学位级别：硕士

交通拥堵已经成为城市居民日常出行问题之一,拥堵会导致出行时间损失、污染排放增加和交通事故增多,其带来的经济损失已相当于国内生产总值的5%%。交叉口作为交通拥堵的关键节点,交通事故、行车延误、尾气排放多集中于此,如何对道路交... 详细信息

交通拥堵已经成为城市居民日常出行问题之一,拥堵会导致出行时间损失、污染排放增加和交通事故增多,其带来的经济损失已相当于国内生产总值的5%%。交叉口作为交通拥堵的关键节点,交通事故、行车延误、尾气排放多集中于此,如何对道路交叉口行有效地交通组织成为缓解城市交通拥堵的关键措施之一。随着车联网的不断发展为解决交通拥堵问题提供了一些新的思路,本文应用车联网技术构建无信号交叉口系统,采用间隙穿行理论对车联网环境下无信号交叉口集中式优化控制方法进行了研究。基于车联网技术、无信号交叉口可接受间隙理论、路权理论、高低车流进口道理论,构建无信号交叉口控制系统,制定车-路侧设备-中央控制中心信息交互策略,规划无信号交叉口优化控制流程。以无信号交叉口安全、通行高效为核心理念,设计三种适用于不同交叉口进口道的优化控制方法:(1)设计适用于交叉口低车流交汇的CV-LL(Connected Vehicles-Low Flows and Low Flows,CV-LL)优化控制模型,该方法构建以加速度、速度为变量的模型,通过优化加速度来影响车速诱导车辆安全且高效地穿行交叉口,并设计遗传算法求解该模型;(2)设计适用于交叉口低车流与高车流交汇的CV-LH(Connected Vehicles-Low Flows and High Flows,CV-LH)优化控制模型,该方法通过调整高车流车头间隙,让低车流车辆可以以合适的车速互相穿行,并设计遗传算法求解该模型;(3)设计适用于交叉口高车流交汇的CV-HH(Connected Vehicles-High Flows and High Flows,CV-HH)优化控制模型,该方法通过车辆位置调整算法优化交叉口各进口道车辆车头间隙,使车辆间以最优车速安全且高效地穿行。最后设计三组试验,从排放、效率、安全、可靠性四方面科学建立综合评价函数S EF评价优化控制模型的有效性:(1)设计传统驾驶环境下的三组实际交叉口与车联网环境下使用三种优化控制模型的无信号交叉口的对比仿真实验来验证优化控制方法的有效性,先通过VISSIM仿真宁海线(海安县段)与兴龙路无信号交叉口、中新大道与方中街信号交叉口、中新大道与钟南街信号交叉口,然后通过VISSIM联合仿真车联网环境下应用优化控制方法的无信号交叉口进行对比。仿真结果表明,三种优化控制模型能提升交叉口总体效益,交叉口车辆排放、停车时间和延误由降低,平均车速、行程时间可靠性、安全性分别得到提升。(2)设计交叉口不同进口道流量下分别采取三种优化控制模型的对比仿真实验来界定控制方法流量界限,得出当各进口道流量在[100,1000](p cu/h)内时,选用CV-LL、CV-HH优化控制模型适宜;当交叉口有两进口道流量在[100,1000](pcu/h)内,其余进口道流量在[1000,1900](pcu/h)内时,选用CV-LH优化控制模型适宜;其他情况下选用CV-HH优化控制模型最佳。(3)设计本文提出的优化控制模型与已有优化控制方法的对比仿真实验来验证本文提出方法的优越性,发现本文提出CVHH优化控制模型实能提高交叉口总体运行效益,优于现有的类相位控制方法、SIs控制方法、速度控制方法。

关键词：交通组织间隙穿行无信号交叉口交叉口控制车联网

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车联网环境下无信号交叉口控制策略研究

车联网环境下无信号交叉口控制策略研究

作者：周琦重庆交通大学

学位级别：硕士

快速发展的车联网技术是当前交通管控以及自动驾驶领域研究热点,车联网环境下,通过人、车、路之间的信息交互,车辆可以感知彼此的位置变化,这有助于交叉口不同行驶方向车辆间的协调通行。相比于传统的信控交叉口,更能发挥车联网的优势,... 详细信息

快速发展的车联网技术是当前交通管控以及自动驾驶领域研究热点,车联网环境下,通过人、车、路之间的信息交互,车辆可以感知彼此的位置变化,这有助于交叉口不同行驶方向车辆间的协调通行。相比于传统的信控交叉口,更能发挥车联网的优势,从而提高交叉口的交通安全以及通行效率。本文借鉴于位置共享技术与方法,通过探索交叉口控制区域交通组织问题,提出了一种无信号交叉口交通管控方法。首先,探索交叉口控制区域的设置问题。根据车联网位置共享理论,考虑交通流量与平均车速,在交叉口附近设定控制区域,并研究设置区域大小、可行性、适用性等问题。通过制定无信号交叉口控制策略的基本流程,将控制区域分为预排序区、核心控制区、自由行驶区3个部分,主要对进入预排序区和核心控制区的车辆展开研究。其次,提出基于位置共享的交通组织模型。根据无信号交叉口车辆通行规则和运行特性,对交通冲突进行检测分析。然后根据交通冲突建立车辆通行权判断模型,确定车辆进入交叉口核心控制区域的车辆通行序列。对核心控制区的车辆,以消除交叉冲突和合流冲突为目的,分别建立不同通行情况下的车速引导模型,在此基础上提出无信号交叉口多车交互协同通行策略,以及非机动车和行人安全通行策略,以协调交叉口人车安全通行。最后,仿真分析验证新模型的可行性。以实际调查的有信号交叉口为仿真对象,先使用VISSIIM对其进行仿真,然后使用以VISSIM为基础搭建的仿真平台对无信号控制交叉口进行仿真。仿真时除交叉口控制策略不同外其他仿真参数值皆相同。在此基础上,改变两个交叉口进口道流量,通过对比不同进口道流量条件下两种控制策略的行程时间数据,分析车联网环境下与传统环境下交叉口的通行能力大小,确定车联网环境下无信号交叉口控制策略的优势。结果表明,本文所提出的交通组织方法,运行效率提高了46%,平均行程时间减少了6.54s,不但优于有信号控制方式,而且支撑了车联网技术的发展,对以后车联网环境下的无人驾驶汽车通行策略研究起到借鉴作用。

关键词：智能交通交叉口控制无信号交叉口车联网

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基于多目标优化的过饱和交叉口信号模糊控制

物流科技 2024年第10期47卷 46-50页

作者：时柏营杨宇雷程远崔博伟丁东玥山东建筑大学交通工程学院山东济南250101

文章针对当前交叉口控制策略存在的时效性差等问题,提出了一种基于模糊控制的过饱和交叉口信号配时优化策略。通过对拥堵交叉口的调查,结合模糊控制理论,设计了一种缓解拥堵的策略,主要通过增加绿灯延长时间来优化信号配时。为验证该方... 详细信息

文章针对当前交叉口控制策略存在的时效性差等问题,提出了一种基于模糊控制的过饱和交叉口信号配时优化策略。通过对拥堵交叉口的调查,结合模糊控制理论,设计了一种缓解拥堵的策略,主要通过增加绿灯延长时间来优化信号配时。为验证该方案的可行性,利用仿真软件对拥堵交叉口信号配时方案进行了仿真模拟,并考虑将一条直行车道变为可变车道的情况。同时,利用Matlab对运用了模糊控制的交叉口信号方案进行了模拟,并进行了两者的对比分析。通过仿真模拟,验证了所提出的缓解拥堵策略在减缓交通拥堵方面的有效性。

关键词：交叉口控制模糊控制绿灯延长时间 Matlab 仿真模拟

基于Paramics的基础路网生成插件和单交叉口控制算法插件的设计

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基于Paramics的基础路网生成插件和单交叉口控制算法插件的设计

作者：郭建东北京交通大学

学位级别：硕士

交通仿真技术在智能交通系统的发展中具有非常重要的作用。近些年来国内外出现了许多的微观交通仿真软件,为提高交通系统的效率提供依据。但这些仿真软件都存在一些不足,同时使用上也不方便。其中,Paramics仿真软件是目前应用较为广泛... 详细信息

交通仿真技术在智能交通系统的发展中具有非常重要的作用。近些年来国内外出现了许多的微观交通仿真软件,为提高交通系统的效率提供依据。但这些仿真软件都存在一些不足,同时使用上也不方便。其中,Paramics仿真软件是目前应用较为广泛的一种微观交通仿真软件,其主要缺点表现在：路网建立过程繁琐、控制算法的实现难度大。本文针对Paramics仿真软件存在的缺点,构建了一个仿真平台,目的在于消除以上缺点,同时满足交通系统仿真实验的需求。该仿真平台以Paramics软件为主体,添加了基础路网生成插件和交叉口控制算法插件,提高了这一平台在进行交叉口控制算法仿真实验时的效率。通过构建图形化界面,使整个平台在进行仿真实验时具有更好的人机交互性。本文的主要工作如下： 1、了解和掌握Paramics仿真软件的使用的基础上,同时分析了其缺点,并针对这些缺点提出了相应的改进方案;2、搭建了Paramics软件的基础路网生成插件,消除了路网建立过程繁琐的缺点,再利用实例验证基础路网生成插件的有效性;3、搭建单交叉口控制算法插件,消除了交叉口控制算法实现难度大及PI和MFAC控制算法参数调整不便的缺点,通过实例仿真验证其有效性、便利性。

关键词：交通系统仿真 Paramics 交叉口控制 PI控制无模型自适应控制

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城市交叉口自学习模糊控制策略

清华大学学报（自然科学版） 2010年第5期50卷 709-713页

作者：段后利李力李志恒张毅清华大学自动化系北京100084

为了提高交叉口运行效率,提出了一种基于胞映射的交叉口自学习模糊控制策略。该方法首先以交叉口各方向排队长度为状态构成状态空间,并进一步将该空间划分为离散的模糊胞元;然后通过研究交叉口交通状态在状态空间内各胞元间的跳转关系,... 详细信息

为了提高交叉口运行效率,提出了一种基于胞映射的交叉口自学习模糊控制策略。该方法首先以交叉口各方向排队长度为状态构成状态空间,并进一步将该空间划分为离散的模糊胞元;然后通过研究交叉口交通状态在状态空间内各胞元间的跳转关系,分析交叉口系统的动态特性;最后以此为基础制定模糊控制规则,设计模糊控制器以确定交叉口的绿信比,并引入自学习策略对控制效果进行评估和持续改进控制器性能。基于北京市地安门的实测交通数据的仿真结果表明:该方法与固定配时控制与感应控制相比较,能够明显地减少交叉口各方向的排队长度。

关键词：交叉口控制胞映射模糊控制自学习交通状态空间

快速路入口匝道与关联交叉口协调控制方法研究

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快速路入口匝道与关联交叉口协调控制方法研究

作者：周强北京交通大学

学位级别：硕士

快速路作为城市最高等级的道路主要满足大容量、远距离的出行需求,但是,其早期规划的不足和管理方法的低效使得快速路难以发挥其快速、高效的作用。匝道控制是一种有效的保证快速路系统运行的方法,通过控制匝道进出流量的大小来保证主... 详细信息

快速路作为城市最高等级的道路主要满足大容量、远距离的出行需求,但是,其早期规划的不足和管理方法的低效使得快速路难以发挥其快速、高效的作用。匝道控制是一种有效的保证快速路系统运行的方法,通过控制匝道进出流量的大小来保证主线不受较大影响。这种转移交通压力的方法往往容易造成关联交叉口的拥堵,交叉口的拥堵反过来又会加剧快速路拥堵。本文综合考虑快速路与关联交叉口交通状态的差异,通过对快速路与关联交叉口进行协调控制,实现整体运行效率的最大化。首先对快速路及关联交叉口的基本交通特性进行了分析,提出了快速路出入口匝道与关联交叉口的协调控制的影响因素,并探讨了城市快速路匝道系统协调控制的策略;其次,深入分析国内外大量快速路匝道控制理论,并以分层控制的理念为基础,建立基于主线剩余能力、匝道入口影响因子的匝道与关联交叉口协调控制模型;然后,确定了交叉口协调原则,对交叉口信号协调策略进行分析,完善交叉口部分协调控制机理的构建,并以标准四相位交叉口为例进行分析;最后,以北京西四环四季青桥交叉口与下游匝道路段为研究对象,进行交通数据采集和处理,并标定、构建了 VISSIM仿真模型。对实施协调控制策略前后的各项拥堵指标进行对比,仿真结果显示,本文所建立的方法能够明显改善匝道排队现象,并降低交叉口拥堵和排队时间。

关键词：交通工程匝道控制交叉口控制调节率信号协调控制

基于SARSA学习的单交叉口配时优化仿真与设计

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国外电子测量技术 2020年第6期39卷 76-80页

作者：白静静任安虎李珊西安工业大学电子信息工程学院西安710021

现如今我国城市道路网络迅速扩大,城市道路交通拥挤状况加剧。传统的定时控制和感应控制不再适应交通环境的多变性、随机性及不确定性。针对Q学习算法只考虑新的状态下获得的最大奖赏,而不考虑新状态带来的风险,将Sarsa学习应用于单交... 详细信息

现如今我国城市道路网络迅速扩大,城市道路交通拥挤状况加剧。传统的定时控制和感应控制不再适应交通环境的多变性、随机性及不确定性。针对Q学习算法只考虑新的状态下获得的最大奖赏,而不考虑新状态带来的风险,将Sarsa学习应用于单交叉口配时优化方法中,Sarsa学习在目标选择策略中有着既考虑最优值,又考虑探索作用值的优点。以单交叉口平均延误最小为优化目标,确定最优策略,并在VisSim中进行仿真,在仿真检验阶段1 000个步长后,Sarsa学习的车辆平均延误相比于Q学习减少了1.277s。结果表明Sarsa学习算法在配时优化延误指标上优于Q学习。

关键词：交叉口控制 Sarsa学习配时优化强化学习