过饱和信号交叉口的多目标控制模型.pdf

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1、第9卷第19期2009年10月科学技术与工程Vol19No119Oct.20091671-1819(2009)19-5726-04ScienceTechnologyandEngineeringZ2009Sci1Tech1Engng1过饱和信号交叉口的多目标控制模型唐德华许伦辉林泉(华南理工大学土木与交通学院,广州510640)摘要过饱和条件下信号交叉口优化控制往往是采用可以接受的最大信号周期,忽略了其他性能指标,并非真正意义上的最优。以典型的十字交叉口、四相位信号控制为例,根据车辆初始排队长度、车辆实时到达率和离开率,通过对各进口道的延

2、误、通行能力及排队长度分析,建立了过饱和条件下以平均车辆延误最小、通行能力最大、平均车辆排队长度最小为目标函数的多目标信号优化控制模型。该模型以实时交通流的到达情况为依据进行实时优化,不仅考虑了交叉口的交通效率,还考虑了其效益指标,为研究过饱和条件下交叉口的多目标分析提供了有用信息。关键词过饱和多目标交通信号优化模型中图法分类号U491.112;文献标志码A信号交叉口控制的目的就是一方面对道路使用者来讲,要使延误、停车、排队尽可能少;另一方1模型的建立面对道路管理效率来讲,要使交叉口的通行能力尽[1]可能大。评价交叉口交通效益的性能指标

3、一般1.1交叉口模型有以下几个:通行能力或饱和度、行程时间、延误、本文研究的交叉口为典型的十字交叉口,每个[2]停车次数、停车率、排队长度及油耗等。以往的进口道方向均有左转、直行、右转车流,由于右转车信号配时大多仅以延误最小来确定周期时长,进而流一般没有单独的信号控制相位,这里不考虑右转确定其它各参数,却忽略了其他评价指标。文献车流。定义j=1,2,3,4分别表示东、南、西、北四个[1]以延误最小、排队车辆数最少为目标函数;文献进口道,k=1,2分别表示各进口道的左转、直行车[3]把交通延误和停车次数综合为一个性能指标;道。n1、n2、

4、n3、n4分别表示东、南、西、北四个进口道文献[4]以延误时间、停车次数和通行能力作为性的直行车道数,为简单起见,各进口道左转车道数能指标,但研究的都是非饱和条件下的信号配时。m都为1,交叉口的相位相序如图1所示。qjk(t)表示过饱和条件下信号交叉口优化控制往往是采用可第m周期第j方向第k车道在时刻t的到达率,以接受的最大信号周期,忽略了其他性能指标,并smjk(t)表示第m周期第j方向第k车道在时刻t的离非真正意义上的最优。本文通过对各进口道的延m开率,ljk表示信号周期开始时第m周期第j方向第k误、通行能力及排队长度分析,建立了在

5、过饱和条车道的初始排队车辆数,ujk表示第j方向第k车道件下,综合考虑道路使用者和道路管理者的信号交的饱和流量,ti为相位i的实际绿灯时间。假设不叉口多目标优化模型。计黄灯时间,并忽略损失时间。2009年6月24日收到国家自然科学基金项目(60664001)资助第一作者简介:唐德华(1983)),湖南益阳人,硕士研究生,研究方向:智能交通系统理论及应用。图1信号相位19期唐德华,等:过饱和信号交叉口的多目标控制模型57271.2延误、通行能力、排队长度分析u32t1能力为C32=,绿灯结束后的排队长度为以第m周期为例对各进口道的延误、通

6、行能TTt1力、排队长度进行计算,同时以相位一的绿灯起始mmm时刻为初始时刻,即t=0。l32+Qq32(S)dS-Qs32(S)dSm+100l32w32==。1.2.1第一相位延误、通行能力及排队长度分析n3n3以东进口直行车流为例进行分析,在[0,t]时间2.2.2第二相位延误、通行能力及排队长度分析t以东进口左转车流为例进行分析,在第一相位m段内到达的车辆数为Qq12(S)dS,离开的车辆数为t10mmt结束时的排队车辆数为l11+Qq11(S)dS,延误为m0Qs12(S)dS,在时刻t(0

7、mmtt(lqQ11+Q11(S)dS)dt。在时刻t(t1

8、12(S)dS,因t10000t+tt122t1mmmmm后滞留车辆数为l11+Qq11(S)dS-Qs11(S)dS,可此在第二、三、四相位的延误为(l12+Qq12(S)dS-000得第三、四相位的延误