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快速公交多模式调度与沿线信号控制协同优化

铁道科学与工程学报 2022年第9期19卷 2574-2582页

作者：韩印唐煜赵靖王经纬上海理工大学交通系统工程系上海200093

为了提升快速公交的运行效率,并适应客流需求分布情况,提出一种多模式调度与沿线交叉口信号配时协同优化方法。采用数学规划的建模方法,首先基于快速公交调度模式与沿线交叉口信号配时关联性的考虑,采用递推思想,描述快速公交车辆运行... 详细信息

为了提升快速公交的运行效率,并适应客流需求分布情况,提出一种多模式调度与沿线交叉口信号配时协同优化方法。采用数学规划的建模方法,首先基于快速公交调度模式与沿线交叉口信号配时关联性的考虑,采用递推思想,描述快速公交车辆运行状态和公交乘客出行状态。进而以乘客总出行时间最小为优化目标,考虑信号控制、交叉口饱和度、快速公交调度模式选择、乘客候车时间等实际运行约束条件,建立非线性规划模型,将发车时刻、停站策略和交叉口信号配时构建在一个统一的模型中进行同步优化。模型考虑了信号配时调整对社会车辆的负面影响,包括保持现存的线协调控制以及饱和度的上限,保障社会车辆的服务水平不显著恶化。模型采用遗传算法求解。最后通过算例分析,验证模型在不同工况下的优化效益,较单独使用多模式调度和信号控制优化,乘客总出行时间分别减少约7.5%和15%,公交车辆在交叉口延误分别减少约15%和45%。研究结果表明:优化模型可根据客流分布情况调整快速公交停站策略,并将信号配时与公交通行和驻站相协调以减少交叉口延误。公交调度和信号控制的协同优化可在更大的可行域范围内搜索最优解,从而提升快速公交运行效率。

关键词：快速公交协同优化多模式调度信号控制

面向交叉口通行轨迹离散性的交通流模型参数标定方法

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铁道科学与工程学报 2022年第9期19卷 2563-2573页

作者：殷宇婷赵靖上海理工大学交通系统工程系上海200093

为了更准确地描述交叉口内部通行轨迹的离散性,基于车辆轨迹模型,提出了基于聚类的多变量分布交通流模型参数标定方法。首先,基于上海市5个交叉口的高精度视频轨迹数据,对各通行车辆轨迹模型的参数进行拟合,得到400组驾驶行为参数数据... 详细信息

为了更准确地描述交叉口内部通行轨迹的离散性,基于车辆轨迹模型,提出了基于聚类的多变量分布交通流模型参数标定方法。首先,基于上海市5个交叉口的高精度视频轨迹数据,对各通行车辆轨迹模型的参数进行拟合,得到400组驾驶行为参数数据。随后对数据在不同交叉口和不同流向上的差异性进行分析,确定标定的分组。进而,提出基于聚类的多变量分布法,采用聚类方法先将驾驶人分类,再通过多变量分布法标定每一类驾驶人行为参数。同时为了反映标定效果,将其与采用传统的边际分布法和多变量分布法的标定结果进行对比。最后分别利用上述3种标定结果对参与驾驶行为标定的交叉口和新交叉口各流向车流轨迹进行仿真,并采用轨迹重合度指标评价模拟结果与现实的吻合程度,对所提出的模型参数标定方法效益进行检验。研究结果表明,驾驶人行为参数取值与流向的相关性显著,所提出的基于聚类的多变量分布法能较好地描述交叉口的轨迹分布现象,对于参与驾驶行为标定的交叉口,轨迹分布的重合度可达到90%以上;对于未参与驾驶行为标定的新交叉口轨迹分布的重合度也能达到88.5%。相比于以往的交通流参数标定方法,所提方法的优势主要体现在对转向车流通行轨迹离散性的描述。

关键词：交通仿真参数标定聚类分析轨迹离散性

排阵式交叉口几何设计与信号控制协同鲁棒优化

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中国公路学报 2021年第11期34卷 296-305页

作者：赵靖陈凯佳周溪召上海理工大学交通系统工程系上海200093

针对排阵式交叉口在实际交通波动环境中存在车辆滞留排序区,运行效率稳定性难以保障的问题,提出了鲁棒优化方法,平衡交叉口运行的效率和稳定性。在分析排阵式交叉口运行特性的基础上,指出了其运行效率波动性与交叉口几何设计、信号控制... 详细信息

针对排阵式交叉口在实际交通波动环境中存在车辆滞留排序区,运行效率稳定性难以保障的问题,提出了鲁棒优化方法,平衡交叉口运行的效率和稳定性。在分析排阵式交叉口运行特性的基础上,指出了其运行效率波动性与交叉口几何设计、信号控制、交通需求、饱和流率和运行车速这5个因素有关。确定了将交通需求、饱和流率和运行车速这3个客观波动因素作为模型的输入参数,将几何设计和信号控制这2个可受设计人员控制的要素作为模型的优化控制变量进行协同优化的模型框架。在此基础上,以交叉口车均延误条件风险值最小为目标,考虑了各流向车道数、信号相位相序、排序区车辆清空等方面的约束条件,构建了基于情景的鲁棒优化模型,并建立了遗传算法对模型进行求解。通过案例分析,对鲁棒优化模型的置信水平取值和算法准确性进行了分析,证明了算法可以使目标函数收敛到最小值,并基于蒙特卡洛模拟对优化效益进行了检验。研究发现,所建立的几何设计与信号控制协同鲁棒优化模型可实现在交通需求和供给的波动下,对排阵式交叉口的车道功能、排序区长度以及主、预信号控制进行协同优化。相较于确定性的设计方法,在平均延误层面基本维持原有水平,但对延误标准差和最大值有着较为明显的改善,案例中分别减少了48%和23%。

关键词：交通工程排阵式交叉口鲁棒优化几何设计信号控制

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出口道左转交叉口信号控制鲁棒优化方法

中国公路学报 2020年第7期33卷 145-155页

作者：赵靖陈凯佳周溪召上海理工大学交通系统工程系上海200093

为了提高出口道左转交叉口在现实交通需求和供给波动环境中的适应性,权衡运行效率与稳定性,对其鲁棒优化方法进行研究。在对出口道左转交叉口运行特点和饱和流率进行分析的基础上,提出从交通需求分布、基本饱和流率分布和实际运行车速分... 详细信息

为了提高出口道左转交叉口在现实交通需求和供给波动环境中的适应性,权衡运行效率与稳定性,对其鲁棒优化方法进行研究。在对出口道左转交叉口运行特点和饱和流率进行分析的基础上,提出从交通需求分布、基本饱和流率分布和实际运行车速分布3个方面考虑交通的波动性,以适应出口道左转交叉口交通供给波动与控制方案相关联的特征。在此基础上,分别以平均值-标准差最小、条件风险值最小和最大值最小化为目标,建立3种信号控制鲁棒优化方法,并基于遗传算法建立求解算法。通过算例分析,对鲁棒优化算法的准确性、平均值-标准差模型的参数取值和3种鲁棒优化方法优化效益进行分析。研究结果表明:所建立的鲁棒优化方法可实现交通需求和供给波动下出口道左转交叉口信号控制与设计车速的优化设计,相较于传统控制方案其在保证效率的前提下提高了控制方案运行的稳定性;平均值-标准差模型和条件风险值模型对于各项指标均表现较好,可在保障平均延误维持较优值的基础上(案例中车均延误增加小于3%)显著改善运行效果的稳定性(案例中延误标准差减少约40%);最小-最大模型对延误最大值的优化效果最佳,但其对于控制方案的整体效率会造成较大的负面影响(案例中车均延误增加了8.19%)。

关键词：交通工程信号控制鲁棒优化出口道左转交叉口

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排阵式交叉口延误及最佳周期模型

中国公路学报 2019年第3期32卷 135-144页

作者：赵靖郑喆韩印上海理工大学交通系统工程系上海200093

为了提高排阵式交叉口这一非常规信号交叉口的运行效率,对其延误和最佳周期进行分析。首先针对先直行后左转、先左转后直行和直行左转交替通行3种信号相位相序,通过对排序区内车辆驶入、驶离、受信号控制阻滞等车流运行情况的分析,构建... 详细信息

为了提高排阵式交叉口这一非常规信号交叉口的运行效率,对其延误和最佳周期进行分析。首先针对先直行后左转、先左转后直行和直行左转交替通行3种信号相位相序,通过对排序区内车辆驶入、驶离、受信号控制阻滞等车流运行情况的分析,构建可反映排阵式交叉口车辆2次停车启动的车均延误计算模型。通过仿真对比可知,左转和直行延误估算误差均在10%范围内。在此基础上,以交叉口总延误最小为目标,考虑清空时长、主、预信号相位差、绿灯时长等约束条件,建立排阵式交叉口最佳周期理论模型。针对不同排阵式控制进口道数量设置的情况,通过对最佳周期的拟合分析,建立最佳周期简化模型。与理论模型相比,最佳周期简化模型的拟合优度在0.935～0.972范围内。通过模型对比和案例分析,对最佳周期简化模型的优化效益和稳定性进行检验。研究结果表明:在非饱和状态下,建立的最佳周期模型的平均误差和均方误差分别为2.13%和2.39%,均小于Webster模型和HCM2010模型的计算结果,具有较高的准确性和稳定性,案例中可降低车均延误36.46%;相较于传统信号控制交叉口,建议排阵式交叉口采用较小的周期时长,且当关键流量比大于0.6时尤为显著,分析中发现最佳周期减小14.53%～34.65%。

关键词：交通工程最佳周期数据拟合排阵式交叉口车均延误

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信号交叉口右转交通安全的影响因素研究

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 627-642页

作者：赵靖侯超凡丰明洁陈勇上海理工大学交通系统工程系

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理，收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹，以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标，采用CatBoost-S... 详细信息

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理，收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹，以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标，采用CatBoost-SHAP模型分析了交叉口设计、交通运行和驾驶人特征对右转车辆行驶稳定性和行人过街安全性的影响重要度，运用路径分析探索了各因素对交叉口右转运行安全的影响路径.研究结果表明：交叉口设计和交通运行特征既对行人过街安全有直接作用，又通过影响右转车辆的最大减速度对其产生间接作用.交叉口转弯半径的增加会降低右转车辆行驶稳定性，增大行人过街的安全风险；相比右转专用车道和直右混行车道，交通岛后右转车道上的行人面临更大的事故风险，驾驶员的平均穿行速度和最大减速度最高可分别增加2.182m·s-1和1.034m·s-2;右转车辆在行人流量增大时运行更加平稳，在后方有直行车辆跟随且鸣笛时则表现得更为激进.

关键词：信号控制交叉口右转交通安全驾驶员行为 CatBoost-SHAP模型路径分析驾驶模拟器

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考虑低光照场景的自适应路面病害检测模型

中国公路学报 2023年第12期36卷 289-303页

作者：钟山蒋盛川杜豫川刘成龙吴荻非同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 上海理工大学交通系统工程系上海200093

为提升低光照环境下路面病害识别模型的精确度与鲁棒性,提出了一种考虑低光照场景的自适应路面病害检测模型。将采集的数据按照亮度分成低光照图像和正常光照图像2类,随后对低光照图像进行自适应增强,并接入路面病害检测流程。为解决现... 详细信息

为提升低光照环境下路面病害识别模型的精确度与鲁棒性,提出了一种考虑低光照场景的自适应路面病害检测模型。将采集的数据按照亮度分成低光照图像和正常光照图像2类,随后对低光照图像进行自适应增强,并接入路面病害检测流程。为解决现有光照增强图像失真的问题,在Zero-DCE++基准模型上引入光照约束网络,提出了光照增强模块Zero-DCE-Retinex。在此基础上,以提升路面病害检测精度为核心需求,提出了以病害识别模型为驱动的光照增强模块训练策略。具体的,在训练过程中,将病害识别模型嵌入光照增强模块,并通过损失函数来引导光照增强模块的训练。试验结果表明:当使用所提模型对低光照图像进行增强后,再经过YOLOv7模型进行检测,比直接输入低光照图像的方式,AP指标提升了7.04%,F1-score指标提升了11.22%;图像质量亦得到进一步改善,表现在图像信息熵、标准差和平均梯度的提升分别为0.62、13.24和21.61。与同类无监督光照模型相比,所提模型在目标检测任务的AP和F1-score提升方面显著优于其他模型,同时有效避免了增强结果出现色彩失真和过度曝光等问题。因此,提出的模型可广泛适用于复杂道路光照场景,拓展了现有病害检测模型的应用环境,具有重要的工程应用价值。

关键词：路面工程路面病害检测深度学习路面病害低光照场景

基于VISSIM仿真的行人专用相位优化设计

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中国水运 2022年第4期 151-154页

作者：顾迪韩印王嘉文巩子璇郑欣上海理工大学交通系统工程系上海200082

在信号交叉口设置行人专用相位是一种重要的行人保护策略,但也可能会导致交叉口延误增加。文章以上海市淮海中路-黄陂南路交叉口为研究对象,在分析交叉口数据的基础上优化行人专用相位信号配时参数,运用VISSIM软件构建交叉口仿真模型,... 详细信息

在信号交叉口设置行人专用相位是一种重要的行人保护策略,但也可能会导致交叉口延误增加。文章以上海市淮海中路-黄陂南路交叉口为研究对象,在分析交叉口数据的基础上优化行人专用相位信号配时参数,运用VISSIM软件构建交叉口仿真模型,并对模型参数进行标定,最后对优化前后的信号配时方案进行仿真评价。结果表明:经过信号配时调整,交叉口总体服务水平由D提升到B,方案可行有效。

关键词：信号交叉口行人专用相位信号配时 VISSIM仿真

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连续流交叉口左转非机动车优化设计方法

交通运输系统工程与信息 2018年第6期18卷 178-186页

作者：赵靖徐海军高幸汪涛上海理工大学交通系统工程系上海200093 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为了提升连续流交叉口的通行能力,消除其主信号处左转非机动车与直行机动车的冲突,提出了一种左转非机动车优化设计方法.优化模型以机动车通过量最大为优化目标,考虑了信号相位相序、周期时长、绿灯时长等约束条件,建立线性规划优化模型... 详细信息

为了提升连续流交叉口的通行能力,消除其主信号处左转非机动车与直行机动车的冲突,提出了一种左转非机动车优化设计方法.优化模型以机动车通过量最大为优化目标,考虑了信号相位相序、周期时长、绿灯时长等约束条件,建立线性规划优化模型.通过案例和敏感性分析,验证了该设计方法的优化效益.研究结果表明,该方法不仅能在高流量情况下显著提升交叉口通行能力,使得原本处于过饱和状态的交叉口变为不饱和,而且在高流量或低流量情况下,都有助于减少交叉口延误.进一步发现,左转非机动车流量每增加100辆/h或直行机动车流量比例每增加1.5%(直行机动车流量比例大于40%),优化设计对机动车最大通过量的提升比例增加4.5%.

关键词：交通工程交通设计线性规划连续流交叉口左转非机动车