基于车流密度的交通信号灯配时优化模型
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摘 要：针对城市信号灯路口车辆密度大, 秩序紊乱的现象, 本文首先在不改变现有交通制度和城市规划的前提下, 采用模型预测
车流量。其次基于延误估算模型, 以车辆平均延误为性能指标对信号灯路口进行配时优化。最后通过改进遗传算法输出对比结果。
实验结果表明车辆通行效率相比传统交通灯控制模型有明显的提高。
关键词：Webster 延误计算 Greeshilds模型 车辆延误 改进遗传算法
ρ u um (1− ρm ).
当车 辆 增多,车 流 密度 增 大,道 路 出现 堵 塞 的 时
候,Gre e sh i lds 模型选取模型为:
u
um
ln(
ρm ρ
).
当车辆减少, 车流密度极小, 道路极度畅通的时:
u
u e−ρ /ρm m
.Байду номын сангаас
1.2 Webster延误模型
车流密度是反映真实交 通现状的关键因素,也是当前研 究的主流方向。当道 路上的交 通流 趋于稳 态 时,车流密度具 有相 对 稳 定 且便于测 量的 优 点。因此可以 通 过交 通流 理论 对 信号 灯 路口即将 到来的 车 流 量 进行 较 准确 的 预 测。基于 此,本文以车流密度为研究对象,车辆平均延误为性能指 标, 利用Gre e sh i lds 速度密度模型与基于统计平衡态理论的延 误计算模型对信号灯路口进行优化配时,为解 决 信号灯路口 拥 堵 现 象 提 供了有力的 参 考 依 据。
令流 量q 为单位时间内通 过道 路某一横截面的车辆数, 密度ρ为道路上单位长度内的车辆数,速度u 为单位时间内通 过某一横截面的车 流 速度。由文 献 [5] 可知 单位 时间内通 过 的 车 辆 数 等 于单位长 度内车 辆 数与 车 流 速 度 的 乘 积,即:
q =uρ 其中,当道 路上 的 运 行 状 况良 好 时,有:
中图分类号：U49
文献标识码：A
文章编号:1674-098X(2018)02(b)-0167-03
Abstract: Aiming at the phenomenon that the density of vehicles is large and the order is disordered at the signal intersection. In this paper, the Greeshields model is used to predict the traffic flow without changing existing traffic system and city planning firstly. Based on the Webster delay estimation model, then the time distribution of the signal intersection is optimized according to the average delay of vehicles. Finally, the improved genetic algorithm is used to calculate the comparing results. Experimental results show that the vehicle traffic efficiency has been improved clearly compared with the traditional traffic light control model. Key Words: Webster; Delay calculation; Greeshields model; Vehicle delay; Improved genetic algorithm
随 着社会 的 快 速 发 展,城市 交 通系统 越 来 越 复杂.传 统 的 交 通信号 灯 控 制系统 采用相 对固定 的 红 绿 灯 配 时 方案, 通常造成 大 量的 时间浪费。目前,对信号 灯 路口的配 时优化 成 为了关 注 的 热 点,许多学 者基于 排 队论 模 型,流 体 动力学及 元 胞自动 机 模 型 等展 开深 入 研 究。上 述 方案 在 拟合单 车道 运 行规则上具 有很好的效果,但在解 决实际多车道 路口问题时 有明显的局限性。其中,文献 [1]基于泊松分布,在各方向车流 量相等的 前 提下 建 立了没有 交 通堵塞 时 的M / D/1模 型,从 而 计 算 红 灯 时 间;文 献 [2 ] 分 析 比 较了几 种国内 现 有 的 交 通 流 流 体 动力学 模 型,以 宏 观 的角度 采 用 连 续 介质 模 型 描 述 交 通 状 态;文献 [3] 结合M AT L A B实现了基于 十字路口处机动车 和行人 组合元 胞自动机 模型的仿真系统,较 好的反映出了现 实交通中的各种现象;文献[4] 研究了信号灯控制的十字路口 通行 能 力,考虑 不 同 方向通行 的 折 减 系 数,使 十 字 路口各方向 的 交 通 尽量 通畅 和 均 衡,已受 到广 泛关 注。
1 交通流的相关数学理论知识 交 通流 理论 研 究了车 流 速 度与 车 流 密度 之间的关系.
本文首先利用Gr e e sh i ld s 速度密度模型中提出的u与ρ之间
的 线 性 关系对 短 时 即 将 到 达信号 灯 路口的 车 流 量 进行 预 估。 其 次 采用We b s t e r 延误计算公 式以车 辆 延误 最少为 性能 指 标 对 红 绿 灯进行 优化 配 时。 1.1 G reeshilds速度密度模型
信息科学
DOI：10.16 6 60/j.c n k i.1674-098X.2018.05.167
科技创新导报 2018 NO.05
Science and Technology Innovation Herald
基于车流密度的交通信号灯配时优化模型①
郑承宇 谯小康 武显金 仵晓萱 刘晓光* (西南民族大学计算机科学与技术学院 四川成都 610225)
