交通信号配时方案实时仿真系统设计与实现

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1、2014年第33卷第l2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)91DOI：10．13873／J．1OOO-9787(2o14)12-0091--03交通信号配时方案实时仿真系统设计与实现曹海峰，叶朝辉(清华大学自动化系，北京100084)摘要：为了使交通信号配时方案及时反映道路交通流量的变化，以达到最优的控制效果，设计并实现一种用于交通信号配时方案实时仿真系统。该系统基于ARMCortex—A8处理器，集成在信号控制器内部，分布于各交叉路口。在设计应用软件时以单

2、路口四相位交通流为例进行分析，并以平均延误时间为评价指标进行建模，运用遗传算法对当前交通流下各方案进行仿真，评估出最优配时方案。通过实际验证，该系统通过实时仿真能够给出交通控制信号最优方案，减少车辆的平均延误时间。关键词：配时方案；实时仿真；遗传算法中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)12-0091-03一Des‘ignand1i‘mp-lement·at·i‘0n0I1．rea’l-t·i■meS●lmU1latJl●0nsystemfortraficsignaltimin

3、gplanCAOHai—feng，YEZhao—hui(DepartmentofAutomation，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Inordertoreflectthechangeoftrafficflowtimelyandachievetheoptimalcontroleffect，areal—timesimulationsystemfortrafficsignaltimingplanbasedonARMCortex-A8isdesignedan

4、drealized．Itisintegratedinsignalcontrollerdistributedineachintersection．Indesignofapplicationsoftware，analyzeanintersectionwithfour—phasetrafficflow；andtakeaveragetimedelayasevaluationindexformodelingandusegeneticalgorithmstosimulateeachschemeundercurrenttrafi

5、cflow，andevaluateoptimaltimingscheme．Itisverifiedbypracticethatthesystemcansiretheoptimalsolutiontimelyanddecreaseaveragetimedelayofvehicle．Keywords：timingplan；real-timesimulation；geneticalgorithm0引盲口交通配时方案实时仿真系统(以下称为信号优化系统)。道路交叉口交通信号配时方案不合理是造成交通拥堵该系统软硬件均为自主开发

6、，且集成在信号控制器内部，能的主要因素之一，因此，对配时方案进行优化一直是国内外够根据路况信息对单路口的配时方案实时进行优化。本文研究的焦点。目前对交通信号优化的研究方法主要有设计的系统侧重单路口配时方案的优化，而交通信号控制3种：1)直接使用商用交通信号控制系统内集成的优化软系统的中心控制单元侧重区域协调优化功能，二者相结合件进行研究；2)使用专业的交通信号配时设计软件根据交实现单路口和区域的两级优化。通法规等设定，计算得出结果(如延误时间等)；3)利用1系统整体设计VISSIM等交通仿真软件，使用Pc机搭建硬件

7、在环仿真平现有交通信号控制系统一般由中心控制系统和分布于台，如文献[1-3]。这些研究方法存在以下问题：主流的商路口的各信号控制器组成，中心控制系统需要从各信号器用交通信号控制系统(如SCOOT系统)通常并不提供科学获取交通流数据以便完成配时方案优化。这种方式对网络研究的外部接口；而各种专业交通仿真软件给出的最优配的实时性要求高，而且计算量大、中心控制系统运行压力较时方案，应用到现场信号控制器后通常还需要手动调节；硬大。为了使优化系统能够对交通流量的变化迅速作出反件在环仿真研究使用专业的交通仿真软件较为多见，但离应

8、，需要建立信号优化系统与信号控制器之间的实时通信。实用还有些距离。本文采取将信号优化系统集成到信号控制器内部的方式，针对现有研究方法的不足，结合工程项目的实际需求，以便获取实时数据后就地处理，系统方案如图1所示。中本文设计并实现了一种基于ARMCortex—A8处理器的单路心控制系统与信号控制器通过以太网相连，用于下发配置收稿日期：2014-04—15传感器