吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (6): 1685-1693.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180070

• • 上一篇    下一篇

基于干线车流排队特性的相位差优化模型

曲大义(),杨晶茹,邴其春(),王五林,周警春   

  1. 青岛理工大学 汽车与交通学院,山东 青岛 266520
  • 收稿日期:2018-01-19 出版日期:2018-11-20 发布日期:2018-12-11
  • 作者简介:曲大义(1973-),男,教授,博士生导师.研究方向:交通流理论与交通控制.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51678320)

Arterial traffic offset optimization based on queue characteristics at adjacent intersections

QU Da-yi(),YANG Jing-ru,BING Qi-chun(),WANG Wu-lin,ZHOU Jing-chun   

  1. College of Automobile and Transportation, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520,China
  • Received:2018-01-19 Online:2018-11-20 Published:2018-12-11

摘要:

基于相邻信号交叉口的车流到达特性,分析了干线协调控制的内在机理,协同考虑车流运行至下游交叉口的6种状态,将延误分为车队头部受阻、车队尾部受阻和车流顺畅3类。针对各种状况下关联交叉口间的排队集结与消散,计算排队长度,并将排队长度引入延误计算过程,建立了干线协调控制相位差优化模型。选取青岛市长江路干线5个相邻信号交叉口群进行模型验证,明确了关联交叉口相位差与延误的定量关系,确定了以延误最小为目标的相位差。结果表明,相位差模型提升了干线协调控制系统的优化效果,延误时间平均减少27.70%。

关键词: 交通运输系统工程, 干线协调控制, 相位差, 延误分析, 排队长度

Abstract:

Based on the arrival characteristics of traffic flow between adjacent intersection, the mechanism of arterial coordination was analyzed first considering six states of traffic flow arriving at downstream intersections. Then, the traffic delays were divided into three types, named motorcade head suffocated delay, motorcade trail suffocated delay and zero delay. Third, according to the aggregation and dispersion of the queue between associate intersections under different conditions, the length of the queue was calculated, which was then introduced into the calculation of the delay. Finally, an arterial coordination control optimization model was established. Five intersections along the Coastal Road in Qingdao were selected as an example to verify the proposed model. The quantitative relationship between offset and delay in correlated intersections was obtained, and the minimum delay as the target of offset was determined. The results indicate that the offset model based on queue characteristics is feasible and effective in arterial traffic coordination control.

Key words: engineering of communication and transportation system, arterial coordination control, offset, delay analysis, queue length

中图分类号: 

  • U491

图1

车流到达特性图"

图2

车流特性类型解析图"

图3

车流停车波和消散波解析图"

图4

状况1延误图"

图5

状况2延误图"

图6

状况3延误图"

图7

状况4延误图"

图8

状况5延误图"

Table 1

Signal control scheme and optimization effect of Changjiang road"

交叉口编号 关联交叉路口 相位相序优化方案 停车次数减少率/% 排队长度减少率/%
1 长江路-太行山路 36.62 41.59
2 长江路-庐山路 32.61 32.03
3 长江路-井冈山路 41.38 38.86
4 长江路-武夷山路 32.69 31.69
5 长江路-阿里山路 27.08 44.39

表2

干线交通特性数据"

参数 干线协调方向(路口编号)
1→2 2→3 3→4 4→5
关联交叉口间距/m 389 310 501 300
车辆行驶速度/(m·s-1) 12.5 12.5 12.5 12.5
车队到达率/(辆·h-1) 1400 1340 1290 1330
下游交叉口绿灯时间/s 42 42 42 42
上游交叉口绿灯时间/s 30 42 42 42
停车波速度/(m·s-1) 4.5 4.1 4.5 4.2
消散波速度/(m·s-1) 6.1 5.6 6.3 5.5

图9

相位差与延误关系图"

图10

长江路干线绿波带时距图"

[1] Little J D C . The synchronization of traffic signals by mixed-integer linear programming[J]. Operations Research, 1966,14(4):568-594.
doi: 10.1287/opre.14.4.568
[2] Tian Z, Urbanik T . System partition technique to improve signal coordination and traffic progression[J]. Journal of Transportation Engineering, 2007,133(2):119-128.
doi: 10.1061/(ASCE)0733-947X(2007)133:2(119)
[3] 曲大义, 万孟飞, 李娟 , 等. 基于交通波理论的干线相位差优化及其控制方法[J]. 吉林大学学报:工学版, 2017,47(2):429-437.
Qu Da-yi, Wan Meng-fei, Li Juan , et al. Offset optimization of arterial traffic based on traffic-wave theory and it control method[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2017,47(2):429-437.
[4] 卢凯, 郑淑鉴, 徐建闽 , 等. 面向双向不同带宽需求的绿波协调控制优化模型[J]. 交通运输工程学报, 2011,11(5):102-107.
Lu Kai, Zheng Shun-jian, Xu Jian-min , et al. Green wave coordinate control optimization models oriented to different bidirectional bandwidth demands[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011,11(5):102-107.
[5] 唐克双, 孔涛, 王奋 , 等. 一种改进的多带宽干线协调控制模型[J]. 同济大学学报:自然科学版, 2013,41(7):1002-1005.
Tang Ke-shuang, Kong Tao, Wang Fen , et al. A modified MULTIBAND model for urban arterial coordinate control[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2013,41(7):1002-1005.
[6] 刘小明, 王力 . 基于综合绿波带最宽的交叉口信号协调控制优化方法[J]. 吉林大学学报:工学版, 2013,43(1):62-67.
Liu Xiao-ming, Wang Li . Optimization method of intersection signal coordinated control based on integrated green wave bandwidth maximization[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2013,43(1):62-67.
[7] Wong S C . Derivatives of the performance index for the traffic model from TRANSYT[J]. Transportation Research Part B: Methodological, 1995,29(5):303-327.
doi: 10.1016/0191-2615(95)00012-3
[8] Hong K L, Chow A H F . Control strategies for oversaturated traffic[J]. Journal of Transportation Engineering, 2004,130(4):466-478.
doi: 10.1061/(ASCE)0733-947X(2004)130:4(466)
[9] 万绪军, 陆化普 . 线控系统中相位差优化模型的研究[J]. 中国公路学报, 2001,14(2):99-102.
doi: 10.3321/j.issn:1001-7372.2001.02.025
Wan Xu-jun, Lu Hua-pu . An optimal offset model for artery traffic signal control system[J]. China Journal of Highway and Transport, 2001,14(2):99-102.
doi: 10.3321/j.issn:1001-7372.2001.02.025
[10] 裴玉龙, 刘博航 . 城市干道相位差优化模型[J]. 中南大学学报:自然科学版, 2007,38(8):1023-1026.
Pei Yu-long, Liu Bo-hang . Offset optimal model for urban main road[J]. Journal of Central(South University: Science and Technology), 2007,38(8):1023-1026.
[11] 吴伟, 马万经, 杨晓光 . 车路协同环境下基于动态车速的相位差优化模型[J]. 控制理论与应用, 2014,31(4):519-524.
doi: 10.7641/CTA.2014.30141
Wu Wei, Ma Wan-jing, Yang Xiao-guang . Dynamic speed-based signal offset optimization model within vehicle infrastructure integration environment[J]. Control Theory & Applications, 2014,31(4):519-524.
doi: 10.7641/CTA.2014.30141
[12] 王进, 白玉, 杨晓光 . 关联信号交叉口排队长度计算模型[J]. 同济大学学报:自然科学版, 2012,40(11):1634-1640.
doi: 10.3969/j.issn.0253-374x.2012.11.008
Wang Jin, Bai Yu, Yang Xiao-guang . Queue length calculation model at adjacent signal intersections[J]. Journal of Tongji University(Natural Science), 2012,40(11):1634-1640.
doi: 10.3969/j.issn.0253-374x.2012.11.008
[13] 姚荣涵, 曲大义, 王殿海 . 基于运动学方程的停车波模型[J]. 吉林大学学报:工学版, 2007,37(5):1049-1052.
doi: 10.3969/j.issn.1671-5497.2007.05.014
Yao Rong-han, Qu Da-yi, Wang Dian-hai . Stop wave model based on kinematic equation[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2007,37(5):1049-1052.
doi: 10.3969/j.issn.1671-5497.2007.05.014
[14] 曲昭伟, 王殿海, 姚荣涵 . 信号交叉口起动波的运动学模型[J]. 吉林大学学报:工学版, 2008,38(2):269-272.
doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2006.01.032
Qu Zhao-wei, Wang Dian-hai, Yao Rong-han . Kinematic model of start wave at signalized intersection[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2008,38(2):269-272.
doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2006.01.032
[1] 白乔文,曲昭伟,陈永恒,熊帅,陶楚青. 非严格优先权下无左转专用相位直行车辆轨迹模型建立[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 673-679.
[2] 李志慧,钟涛,赵永华,胡永利,李海涛,赵景伟. 面向车辆自主驾驶的行人跟踪算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 680-687.
[3] 曹宁博,赵利英,曲昭伟,陈永恒,白乔文,邓晓磊. 考虑双向行人跟随行为的社会力模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 688-694.
[4] 罗小芹,王殿海,金盛. 面向混合交通的感应式交通信号控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 695-704.
[5] 陈磊,王江锋,谷远利,闫学东. 基于思维进化优化的多源交通数据融合算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 705-713.
[6] 尹超英,邵春福,王晓全. 考虑停车可用性的建成环境对小汽车通勤出行的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 714-719.
[7] 凃强,程琳,林芬,孙超. 考虑出行者风险态度的最优路径搜索[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 720-726.
[8] 陈永恒,刘芳宏,曹宁博. 信控交叉口行人与提前右转机动车冲突影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1669-1676.
[9] 常山,宋瑞,何世伟,黎浩东,殷玮川. 共享单车故障车辆回收模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1677-1684.
[10] 宗芳, 齐厚成, 唐明, 吕建宇, 于萍. 基于GPS数据的日出行模式-出行目的识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1374-1379.
[11] 刘翔宇, 杨庆芳, 隗海林. 基于随机游走算法的交通诱导小区划分方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1380-1386.
[12] 钟伟, 隽志才, 孙宝凤. 不完全网络的城乡公交一体化枢纽层级选址模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1387-1397.
[13] 刘兆惠, 王超, 吕文红, 管欣. 基于非线性动力学分析的车辆运行状态参数数据特征辨识[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1405-1410.
[14] 宗芳, 路峰瑞, 唐明, 吕建宇, 吴挺. 习惯和路况对小汽车出行路径选择的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1023-1028.
[15] 栾鑫, 邓卫, 程琳, 陈新元. 特大城市居民出行方式选择行为的混合Logit模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1029-1036.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 聂建军,杜发荣,高峰 . 存在热漏的内燃机与斯特林联合循环的有限时间的热力学研究[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 518 -0523 .
[2] 包铁,刘淑芬 . 基于通信顺序进程的网络故障管理形式化描述[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 117 -120 .
[3] 沈传亮,刘国君,董景石,杨志刚,程光明 . 压电型多振子单腔精密药物输送泵[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 89 -94 .
[4] 邵宝东,孙兆伟,王丽凤 . 微槽冷却热沉结构尺寸的优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(02): 313 -0318 .
[5] 王刚,刘晓光,董沙莎,刘璟 . 最优冗余双容错数据布局[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 611 -0615 .
[6] 程平,张海涛,高岩,李俊锋,王洪艳 . ANN在聚丙烯酸酯乳液性质预测中的应用
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(02): 362 -0366 .
[7] 张大庆;何清华;郝鹏;陈欠根 . 液压挖掘机铲斗轨迹跟踪的鲁棒控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(06): 934 -938 .
[8] 李霞,邵春福,贾洪飞 . 土地利用与居民出行生成模型及其参数标定[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1300 -1303 .
[9] 冯金巧;杨兆升;张林;董升 . 一种自适应指数平滑动态预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1284 -1287 .
[10] 车翔玖,刘大有,王钲旋 .

两张NURBS曲面间G1光滑过渡曲面的构造

[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(04): 838 -841 .