信号控制交叉口抽象结构分析
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交叉口现状信号控制和信号灯布设方案总结(原创实用版)目录一、交叉口现状二、信号控制方案三、信号灯布设方案四、方案总结正文一、交叉口现状在现代城市交通中,交叉口作为车流汇集和分散的重要地点,其交通状况直接影响着整个城市道路交通的运行效率。
目前,我国城市道路交叉口的交通组织形式多种多样,包括单路交叉口、双路交叉口和多路交叉口等。
其中,多路交叉口由于受到社会、历史因素影响较多,其交通流向复杂、道路交角和转弯半径的设置不合理,导致交通拥堵、事故频发等问题较为严重。
二、信号控制方案为了提高交叉口的通行效率和安全性,信号控制方案成为了解决这一问题的关键。
信号控制方案主要包括定时控制和动态控制两种方式。
1.定时控制定时控制是根据交通流量和历史数据制定信号灯的红绿灯时间分配,以达到最佳的通行效果。
在实际应用中,定时控制主要有固定周期控制和动态周期控制两种模式。
固定周期控制是信号灯的红绿灯时间分配固定不变,不考虑交通流量的变化。
这种控制方式适用于交通流量相对稳定的交叉口。
动态周期控制是根据交通流量的变化动态调整红绿灯时间分配,以适应不同的交通需求。
这种控制方式适用于交通流量变化较大的交叉口。
2.动态控制动态控制是根据实时交通流量和排队情况自动调整信号灯的红绿灯时间分配,以达到最佳的通行效果。
在实际应用中,动态控制主要有以下几种方式:(1)车辆检测器控制车辆检测器控制是根据交叉口入口车辆的实时检测数据,自动调整信号灯的红绿灯时间分配。
当检测到车辆增多时,信号灯的绿灯时间会相应延长,以保证车辆能够顺利通过交叉口。
(2)协调控制协调控制是根据交叉口各进口道的交通流量和排队情况,自动调整信号灯的红绿灯时间分配,以保证各进口道的车辆能够同时到达交叉口。
三、信号灯布设方案信号灯布设方案是为了提高交叉口的可视性和安全性,合理引导交通流。
信号灯布设方案主要包括以下几个方面:1.信号灯位置信号灯应布设在交叉口入口处,以便车辆在进入交叉口前能够清楚地看到信号灯。
交叉口智能信号控制交叉口智能信号控制1、引言本文档介绍了交叉口智能信号控制的相关信息和技术原理。
交叉口智能信号控制是一种利用现代信息技术和智能算法来优化交通信号控制的方法,旨在提高交通流的效率和安全性。
本文将从以下几个方面进行详细阐述。
2、目的明确交叉口智能信号控制的目的,即通过优化信号控制算法,提高交通流的效率、减少交通拥堵和事故发生率,优化交通资源的利用。
3、背景介绍交叉口信号控制的传统方法和存在的问题,以及交叉口智能信号控制的发展背景和应用前景。
4、技术原理详细介绍交叉口智能信号控制的技术原理,包括数据采集和处理、交通流预测、信号优化算法等。
4.1 数据采集和处理介绍交叉口智能信号控制中常用的数据采集方法和数据处理技术,包括交通流量、速度、车辆类型等数据的采集和处理方法。
4.2 交通流预测介绍交叉口智能信号控制中常用的交通流预测方法,如基于历史数据的预测模型、基于传感器数据的实时预测等。
4.3 信号优化算法介绍交叉口智能信号控制中常用的信号优化算法,如遗传算法、模糊控制算法、强化学习算法等,以及各种算法的优缺点和适用场景。
5、实施步骤详细介绍交叉口智能信号控制的实施步骤,包括数据采集和处理、交通流预测、信号优化算法的选择和参数调优等。
6、应用案例介绍交叉口智能信号控制的实际应用案例,包括城市交通拥堵改善、减少交通事故发生率等方面的效果评估和经验总结。
7、法律名词及注释本文涉及的法律名词,并进行相应的解释和注释,以确保读者对相关法律概念的理解。
附件:本文档涉及的附件部分,请参见附件部分。
交叉路口信号控制技术研究现代城市交通越来越繁忙,寻找更高效、安全和环保的交通管理方式变得至关重要。
其中,交叉路口是城市交通中最复杂的交通组织形态之一。
一方面交叉路口的交通流量大、道路宽度不一,另一方面又存在着车辆与行人相互穿插、行驶速度快慢不一等复杂情况。
要做好交叉路口信号控制,需要运用电子技术和信息技术,协调信号机负责交通指挥,实现交通信号控制智能化、可视化和自适应。
一、信号控制方式交叉路口的信号控制一般有绿波带、感应控制、计时控制等几种方式。
其中,绿波带控制方式是较常使用的方法,主要是利用灯光的同步性,让开过来的车辆在一定范围内保持匀速,达到通畅的效果,绿波带控制方式能够有效的提高交通实力和效率。
而计时控制适用于交通流较小以及车辆和行人量较少的路口。
二、交通量检测技术为了更精确和科学地掌握交通流量情况,现在交通量检测技术也得到了快速的发展。
其实现方式主要分为语音识别、视频识别和电磁波识别等方法。
语音识别主要是针对交通流量参数进行采集分析,以此推断不同信号情况下的车辆流量状况。
而电磁波识别则利用电磁感应原理,测量出来接收信号的波动情况,根据这种波动情况来计算出车辆通过、停靠、等待等状态。
三、交通信号机交通信号机的功能是根据交通管控中心发来的控制指令,向交叉路口各个方向的车辆发放信号指示。
其具体构造包括时钟、计算机板、触发控制输出、sensor输入和灯光控制板。
其中时钟主要是为了提供精确的时间同步,计算机板则是为了集中控制所有的操作,而sensor输入,则是用来感知交通流量状况的。
四、交通灯色交通信号灯的颜色主要分为红、绿、黄三色,但在一些特殊性较高的路口,还会采用特殊的颜色。
比如在驾车时可能遇到锐角转弯的交通路口,为了避免发生交通事故,这种路口会被单独设置一种特殊的颜色。
五、交通流量控制实现方法针对信号控制智能化、可视化和自适应等问题,目前市场上已经出现众多交通流量控制产品,其实现方法主要包括了人像识别、车牌识别和视频监控等技术。
信号控制交叉口抽象结构分析
作者:周斌罗猛
来源:《中国新技术新产品》2009年第16期
摘要:本文分析了城市道路信号控制交叉口在区分方向条件下的交通阻抗特性,以此为基础分析了信号控制交叉口的抽象线性结构,继而讨论了此抽象线性结构在最优路径选择及交通分配领域的应用问题。
关键词:信号控制;交通阻抗;抽象线性结构;最优路径
1 引言
目前,在交通控制和管理领域,对路网结构分析的主要方法是:构建一个与实际路网结构一致的网络拓扑图,并用路段阻抗等参数来给网络拓扑图的边赋值,而忽略路网节点(交叉口)的影响;即使考虑了节点因素,也只是把交叉口的交通阻抗简单叠加到路段上去,以此来模拟。
虽然,这样的路网结构分析相对简单直观,而且,对于交叉口影响因素相对较小的公路路网这样的模拟能比较好地切合实际情况;但是,对于密集的城市道路路网,由于交通压力大、排队时间长,车辆在交叉口的时间消耗占整个出行时间的20%-40%,加之城市路网的交叉口种类繁多、特性差异大,有必要对城市路网中交叉口的阻抗特性进行专门的讨论,分析交叉口的抽象阻抗结构,构建更细致的网络拓扑图。
2 交叉口的交通阻抗构成
交通阻抗是表述车辆在行进过程中所受到的粘滞力或阻力程度的参数,是描述车辆在运行中通达程度及顺畅程度的一个度量值。
交通阻抗是进行交通分配和路网规划的重要参数之一,是路网属性抽象的重要内容,也是OD流拟合问题研究的重点。
阻抗函数其实就是把交通阻抗定量化的数学表达式,其通常以行程时间为表征参数。
根据形成的原因,交叉口的交通阻抗可以分三部分组成,用公式表述如下:
(1)
式中T-交叉口交通阻抗(sec);
T0-交叉口不存在时车辆的运行时间(sec);
DS-交叉口信号灯造成的延误(sec);
DP-停车、启动和减速造成的延误(sec)。
一般来讲,在信号控制下的、信号周期比较长、交通压力比较大交叉口,DS占整个节点交通阻抗值的大部分;加上信号控制又是城市道路交叉口的最主要控制形式;所以有的学者直接把DS作为交叉口的交通阻抗函数来研究,而把交叉口的车辆行驶线性轨迹并入到路段之中,把DP和T0通过系数修正归入路段函数。
这样,利于研究的方便,某一线路的交通阻抗就由路段阻抗函数和交叉口信号延误DS两部分组成。
3 区分转向的交叉口信号延误分析
对于交叉口信号延误DS的研究,比较著名的是Webster公式:
(2)
式中:TZ-信号周期长(sec);
?姿-绿信比;
P-进口道上实际到达的交通流量(veh/s);
x-饱和度。
在Webster公式中,第一部分为信号灯基本延误项,第二部分为随机延误项,第三部分为校正操作数。
后来,有学者通过引入排队系统的分析方法,为了标注车辆放行之后的隐形冲突点带来的延误,力图改进Webster公式,使之具有更准确的表达能力和更强的生命力,修正后的Webster公式如下:
式中DY-隐性冲突点造成的延误(sec);
?滋-1/t1,t1为驾驶员在隐性冲突点的平均心理反映时间(sec);
q1-车辆从停车线到隐性冲突点的平均到达率;
着眼于我国城市道路信号交叉口的运行规则,即对于很大部分的信号控制交叉口,右转车辆可以不受红灯的限制,只需注意避让行人。
这样,对于左转和直行车辆,其信号延误还是采用式(3)的基本函数形式,而对于右转车辆,我们只要考虑隐性延误和避让与出口道垂直的行人交通的额外延误LE(区别于包含行人交通影响因素)。
即对于右转车辆的交叉口信号延误有:
(4)
式中 DSR-右转车辆的交叉口信号延误(sec);
LE-右转车辆避让与进口道垂直的行人交通的额外延误(sec);
另外,对于左转车辆也必须加入LE修正;即,在式(3)的表达式上加上额外延误LE。
4 信号控制交叉口抽象结构分析
如果,严格区分交叉口各个方向不同转向的信号延误差异,那么,它们的延误函数表达式是不一样的;这样的话,直接用信号来模拟车辆通过交叉口的权,并使之和路段相连,那么一个十字信号控制交叉口我们要抽象成4个节点和12条互联的网状结构。
如图1:
显然,这样的结构分析能够比较好地反映实际的道路交通情况;在路网结构相对简单的时候,可以直接把这种交叉口的分解结构融合路段抽象结构组成抽象网络拓扑图,进行交通分析。
在求最短路径的算法中,比较典型的是图与网络理论中的Dijkstra算法,它在网络结构明确且边赋权已知(非负)的条件下能计算一个节点到其他所有节点的最短路径。
求得最短路径后可以用容量限制法、或图论中最小费用流问题的求解方法来求解两点之间交通分配问题。
另外,在路网规模比较大、交叉口数量比较多的情况下,抽象的网络拓扑图变得相对复杂,其构图和对应的数据计算都比较困难,有必要对网络结构进行简化。
简化的方式主要是确定由交通场势决定的可行流流向,来排除一些劣势路径,从而使网络的构成元素减少,并使之达到算法允许的范围之内。
5结语
本文在前人研究的基础上,分析了城市道路信号控制交叉口的交通阻抗特性,以之为基础研究了信号控制交叉口在区分方向差异情况下的抽象线性结构。
这样的分析方法能够使路网抽象结构更好地拟合实际的交通状况,从而使交通规划和控制问题的基础数据处理方法有了一定的新思路。
另一方面,由于路网抽象结构的复杂化,在处理规模比较大的道路路网的时候,相关算法的承载力还需要进一步论证。
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