基于人均延誤最小的干線協(xié)調(diào)實(shí)時(shí)控制研究
發(fā)布時(shí)間：2020-02-28 22:43
【摘要】：為提高干線中所有出行者的綜合效率,以機(jī)動車輛中所有乘客的人均延誤最小為優(yōu)化目標(biāo),以有效綠燈時(shí)間和相位差為優(yōu)化參數(shù),建立了干線協(xié)調(diào)實(shí)時(shí)信號控制模型。根據(jù)車流波動理論建立車頭延誤和隊(duì)尾延誤模型,依據(jù)載客率的不同對公交車和社會車輛分別建立車輛延誤模型,引入載客率系數(shù)得到人均延誤。結(jié)果表明:干線總體平均停車次數(shù)和平均速度均有明顯改善,各交叉口間路段平均行程時(shí)間均有明顯降低。
【圖文】：
號間的協(xié)調(diào)控制，通過對各個交叉口進(jìn)行相互協(xié)調(diào)的配時(shí)方案設(shè)計(jì)，使得干道上按規(guī)定車速行駛的車輛獲得盡可能不停頓的通行權(quán)。以往的研究通常取車均延誤或車輛平均停車次數(shù)作為配時(shí)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，但由于我國機(jī)動車交通流的復(fù)雜性，這類目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型有一定的不足之處，因?yàn)橐惠v小汽車和一輛公交車上的載客數(shù)有明顯的差異，對于公交車上的乘客而言，他們?nèi)司加械牡缆焚Y源要比小汽車乘客小得多，，這樣對公交車乘客是很不公平的。因此本文以干線人均延誤最小為目標(biāo)，將小汽車和公交車的載客人數(shù)考慮進(jìn)去。如圖1所示，某一東、西方向干道上有n個連續(xù)的交叉口，上行方向是由東向西，這個方向的車輛總延誤用dup表示，出行者數(shù)量用pup表示；下行方向是由西向東，這個方向的車輛總延誤用ddo表示，出行者數(shù)量用pdo表示。圖1干線道路Fig.1Trunkroad為了簡化建模過程，與干線相交方向的延誤不作考慮，主要計(jì)算干線方向上行和下行方向的交通流產(chǎn)生的延誤。由此，在一個公共信號周期內(nèi)，基于人均延誤最小的干線協(xié)調(diào)控制模型的目標(biāo)函數(shù)為：updo11updominminnniiiiiiiddDpp其中：Di為干線方向上交叉口間第i個路段的人均延誤；dupi為第i個路段上行方向的車輛總延誤；ddoi為第i個路段下行方向的車輛總延誤；pupi為第i個路段上行方向的乘客總?cè)藬?shù)；pdoi為第i個路段下行方向的乘客總?cè)藬?shù)。1.2路段行駛時(shí)間預(yù)測本文將道路上的各種車型分為兩大類，即公交車和除公交車以外的其他社會車輛。之所以進(jìn)行區(qū)分，其一是因?yàn)楣卉嚨妮d客率比較大，以人均延誤最小為目標(biāo)就一定要考慮載客率；其二是公交車需要在各個固定站點(diǎn)進(jìn)行�？�，其它車輛不存在這樣的限制，所以?
接就可以通過交叉口；如果到達(dá)時(shí)刻是紅燈，則車隊(duì)需要排隊(duì)等待直到燈色再一次輪轉(zhuǎn)到綠色時(shí)方可通行。車隊(duì)到達(dá)路口時(shí)，產(chǎn)生的延誤可以分為兩種，一種是車頭延誤，一種是隊(duì)尾延誤。1.3.1車頭延誤當(dāng)車隊(duì)從上游交叉口到達(dá)下游交叉口時(shí)，信號燈顯示為紅燈，在直行方向上，車隊(duì)所有車輛都需要排隊(duì)等待，此時(shí)在交叉口處產(chǎn)生的延誤就是車頭延誤[14]。延誤產(chǎn)生的主要原因就是車隊(duì)需要等待綠燈之后才能繼續(xù)通行。當(dāng)mod()TC≤時(shí)產(chǎn)生車頭延誤，車隊(duì)從上游路口到達(dá)下游路口時(shí)信號燈為紅燈，到達(dá)的車隊(duì)開始排隊(duì)。如圖2所示，縱軸Q為停車線之后車輛累計(jì)到達(dá)數(shù)量，橫軸為時(shí)間t；t1表示車隊(duì)到達(dá)交叉口的時(shí)刻至紅燈結(jié)束所經(jīng)過的時(shí)間(s)；t2表示該車隊(duì)的車輛全部消散的時(shí)間(s)。令T表示車隊(duì)從上游交叉口到達(dá)下游交叉口所需時(shí)間；C表示交叉口的周期時(shí)長；表示兩交叉口間的相位差。圖2車頭延誤示意圖Fig.2Headcardelaydiagram由圖2可知，以下等式成立：1mod()TtC22f(rt)s(rt)式中：f(t)為在一個周期內(nèi)，關(guān)于時(shí)間t的車輛累計(jì)到達(dá)數(shù)函數(shù)；s(t)為在一個周期內(nèi)，關(guān)于時(shí)間t的車輛累計(jì)消散數(shù)函數(shù)。車頭延誤dhe為陰影部分的面積：221he()d()drtrtrtrdfttstt1.3.2隊(duì)尾延誤當(dāng)車隊(duì)從上游路口到達(dá)下游路口時(shí)，信號燈顯示為綠燈，車隊(duì)繼續(xù)通行，但是該相位剩余時(shí)間小于車隊(duì)全體通過交叉口的時(shí)間，部分車輛需要停車等候，等待下一次綠燈再次通行，這部分車輛的延誤就是隊(duì)尾延誤[15]。
本文編號：2583581
【圖文】：
號間的協(xié)調(diào)控制，通過對各個交叉口進(jìn)行相互協(xié)調(diào)的配時(shí)方案設(shè)計(jì)，使得干道上按規(guī)定車速行駛的車輛獲得盡可能不停頓的通行權(quán)。以往的研究通常取車均延誤或車輛平均停車次數(shù)作為配時(shí)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，但由于我國機(jī)動車交通流的復(fù)雜性，這類目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型有一定的不足之處，因?yàn)橐惠v小汽車和一輛公交車上的載客數(shù)有明顯的差異，對于公交車上的乘客而言，他們?nèi)司加械牡缆焚Y源要比小汽車乘客小得多，，這樣對公交車乘客是很不公平的。因此本文以干線人均延誤最小為目標(biāo)，將小汽車和公交車的載客人數(shù)考慮進(jìn)去。如圖1所示，某一東、西方向干道上有n個連續(xù)的交叉口，上行方向是由東向西，這個方向的車輛總延誤用dup表示，出行者數(shù)量用pup表示；下行方向是由西向東，這個方向的車輛總延誤用ddo表示，出行者數(shù)量用pdo表示。圖1干線道路Fig.1Trunkroad為了簡化建模過程，與干線相交方向的延誤不作考慮，主要計(jì)算干線方向上行和下行方向的交通流產(chǎn)生的延誤。由此，在一個公共信號周期內(nèi)，基于人均延誤最小的干線協(xié)調(diào)控制模型的目標(biāo)函數(shù)為：updo11updominminnniiiiiiiddDpp其中：Di為干線方向上交叉口間第i個路段的人均延誤；dupi為第i個路段上行方向的車輛總延誤；ddoi為第i個路段下行方向的車輛總延誤；pupi為第i個路段上行方向的乘客總?cè)藬?shù)；pdoi為第i個路段下行方向的乘客總?cè)藬?shù)。1.2路段行駛時(shí)間預(yù)測本文將道路上的各種車型分為兩大類，即公交車和除公交車以外的其他社會車輛。之所以進(jìn)行區(qū)分，其一是因?yàn)楣卉嚨妮d客率比較大，以人均延誤最小為目標(biāo)就一定要考慮載客率；其二是公交車需要在各個固定站點(diǎn)進(jìn)行�？�，其它車輛不存在這樣的限制，所以?
接就可以通過交叉口；如果到達(dá)時(shí)刻是紅燈，則車隊(duì)需要排隊(duì)等待直到燈色再一次輪轉(zhuǎn)到綠色時(shí)方可通行。車隊(duì)到達(dá)路口時(shí)，產(chǎn)生的延誤可以分為兩種，一種是車頭延誤，一種是隊(duì)尾延誤。1.3.1車頭延誤當(dāng)車隊(duì)從上游交叉口到達(dá)下游交叉口時(shí)，信號燈顯示為紅燈，在直行方向上，車隊(duì)所有車輛都需要排隊(duì)等待，此時(shí)在交叉口處產(chǎn)生的延誤就是車頭延誤[14]。延誤產(chǎn)生的主要原因就是車隊(duì)需要等待綠燈之后才能繼續(xù)通行。當(dāng)mod()TC≤時(shí)產(chǎn)生車頭延誤，車隊(duì)從上游路口到達(dá)下游路口時(shí)信號燈為紅燈，到達(dá)的車隊(duì)開始排隊(duì)。如圖2所示，縱軸Q為停車線之后車輛累計(jì)到達(dá)數(shù)量，橫軸為時(shí)間t；t1表示車隊(duì)到達(dá)交叉口的時(shí)刻至紅燈結(jié)束所經(jīng)過的時(shí)間(s)；t2表示該車隊(duì)的車輛全部消散的時(shí)間(s)。令T表示車隊(duì)從上游交叉口到達(dá)下游交叉口所需時(shí)間；C表示交叉口的周期時(shí)長；表示兩交叉口間的相位差。圖2車頭延誤示意圖Fig.2Headcardelaydiagram由圖2可知，以下等式成立：1mod()TtC22f(rt)s(rt)式中：f(t)為在一個周期內(nèi)，關(guān)于時(shí)間t的車輛累計(jì)到達(dá)數(shù)函數(shù)；s(t)為在一個周期內(nèi)，關(guān)于時(shí)間t的車輛累計(jì)消散數(shù)函數(shù)。車頭延誤dhe為陰影部分的面積：221he()d()drtrtrtrdfttstt1.3.2隊(duì)尾延誤當(dāng)車隊(duì)從上游路口到達(dá)下游路口時(shí)，信號燈顯示為綠燈，車隊(duì)繼續(xù)通行，但是該相位剩余時(shí)間小于車隊(duì)全體通過交叉口的時(shí)間，部分車輛需要停車等候，等待下一次綠燈再次通行，這部分車輛的延誤就是隊(duì)尾延誤[15]。
本文編號：2583581
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