紧急交通流信号控制优先级划分模型(王嘉文)
交通管理与控制讲义(2)
行驶时间
交叉口受阻滞车辆的行驶时间－距离图示 车辆的延误时间是指车辆在受阻情况下通过交叉口所需时间与正常行驶同 样距离所需时间之差。由于单位时间段内到达交叉口的车辆数和车辆到达交叉口 的时间间隔是随机变化的，因此，在每个信号周期内总有一部分车辆在到达交叉 口停车线之前将受到红灯信号的阻滞，行驶速度降低，甚至被迫停车等待，并在 等候一段时间后通过起动加速，逐渐穿过交叉口。 图中，t1 对应车辆受红灯信号影响开始减速的时刻，t2 对应车辆若不受红灯 信号影响正常行驶到停车位置的时刻，t3 对应车辆经过减速实际行驶到停车位置 的时刻，t4 对应车辆起动加速的时刻，t6 对应车辆加速到正常行驶速度的时刻。 车辆通过交叉口的延误时间将由“减速延误时间”（t2 至 t3 线段长）、“停驶延误时
当道路不具有足够的通行能力即 Q ≤ q 时，其饱和度 x ≥ 1。兼顾到路口通行能力
与车辆行驶效率，通常在交叉口的实际设计工作中为各条道路设置相应的可以接 受的最大饱和度限值，又称为饱和度实用限值，用 xp 表示。饱和度实用限值一 般设置在 0.9 左右。实践表明，当饱和度保持在 0.8~0.9 之间时，交叉口可以获 得较好的运行条件；当交叉口的饱和度接近 1 时，交叉口的实际通行条件将迅速 恶化。②加大交叉口某信号相位的绿信比也就是降低该信号相位所对应的放行车 道的饱和度。当然，某一信号相位绿信比的增加势必造成其它信号相位绿信比的 下降，从而将会导致其它信号相位所对应的放行车道的饱和度相应上升。因此， 很有必要研究整个交叉口的总饱和度。
间段内将围绕某一平均值上下波动。
⑺ 饱和流量（难以调节）
饱和流量是指单位时间内车辆通过交叉口停车线的最大流量，即排队车辆加
速到正常行驶速度时，单位时间内通过停车线的稳定车流量，用 S 表示。饱和
突发事件下相邻交叉口信号控制优化方法
突发事件下相邻交叉口信号控制优化方法陈浩;韩印;王嘉文;杭佳宇【期刊名称】《智能计算机与应用》【年(卷),期】2022(12)12【摘要】相邻交叉口连接路段发生道路突发事件时会使车辆迅速溢流堵塞上游交叉口导致拥堵蔓延。
因此,开发一种针对受突发事件影响的相邻交叉口信号优化模型有重要意义。
本文建立了突发事件下考虑通过相邻交叉口系统车辆平均延误时间最小的信号优化模型。
首先,分析了相邻交叉口连接路段发生事件后机动车运行机理。
以可接受间隙理论为基础利用概率的方法,建立事故影响下道路通行能力的模型。
在此基础上建立了突发事件下相邻交叉口信号优化模型。
并将蒙特卡洛方法引入遗传算法对该模型进行求解。
最后,通过Vissim和Matlab搭建了仿真平台,验证了通行能力模型和相邻交叉口信号协同优化模型。
相邻交叉口信号优化模型对于非干线交通量较大的情景下干线交通量从300 veh/h增加到500 veh/h,平均车辆延误分别降低了33%、37%、20%。
数值结果表明通过相邻交叉口系统车辆的平均延误显著降低,同时防止车辆排队溢出至上游交叉口导致拥堵扩散。
【总页数】7页(P75-81)【作者】陈浩;韩印;王嘉文;杭佳宇【作者单位】上海理工大学管理学院;常州大学机械与轨道交通学院【正文语种】中文【中图分类】U491【相关文献】1.基于粗糙集的相邻交叉口信号控制方法研究2.城市道路两相邻交叉口信号控制组合优化研究3.相邻交叉口混合交通流鲁棒多目标信号优化控制4.结合车速引导的相邻交叉口公交信号优先协调控制方法5.车联网环境下基于间隙优化的无信号交叉口车速控制方法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(完整版)交通管理与控制
名词解释1.交通需求管理（TDM）：交通需求管理是引导人们采取科学的交通行为，理智地使用道路交通设施的有限资源。
简言之，交通需求管理主要管理的是：人们理性地使用汽车，而不是人们是否拥有汽车。
2.视距三角形：为了提高无控制交叉口的交通安全性，它通过绘制交叉口的视距三角形保证在交叉口前，驾驶员对横向道路两侧的可通视范围，它是全无控交叉口设计和设置的基本依据，必须注意，“视距线”应画在最易发生冲突的车道上。
在双向交通的道路交叉口，对从左侧进入交叉口车辆的视距线，应画在最靠近行人道的车道上；而对于从右侧进入交叉口的车辆，则应取最靠近路中线的车道。
在视距三角形内不得有高于1.2米妨碍视线的物体。
3.绝对时差：绝对时差是指各个信号的绿灯或终点相对于某一个标准信号绿灯或红灯的起点或终点的时间之差。
4.绿信比：绿信比是一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比，一般用λ= Ge/C表示。
5.通过带：在时-距图上，各个信号交叉口绿灯时间始端连线与终端连线中最窄的一组平行斜线所标定的时间范围称为通过带。
6.交通系统管理（TSM）：交通系统管理是把汽车、公共交通、出租汽车、行人和自行车等看成为一个整体城市交通运输系统的各个组成部分,城市交通系统管理的目标是通过运营、管理和服务政策来协调这些个别的组成部分,使这个系统在整体上取得最大交通效益。
7.路边存车：在道路沿侧石车行道上的机动车停存，或人行道边的自行车停存。
路边存车管理的目的是使道路在“行车”及“存车”两方面能够得到最佳的使用。
8.相对时差：相对时差是指相邻两信号的绿灯或红灯的起点或者终点之间的时间之差。
相对时差等于两信号绝对时差之差。
9.区域交通信号控制系统：区域交通信号控制系统是把区域内的全部交通信号的监控，作为一个指挥控制中心管理下的一套整体的控制系统，是单点信号、干线信号系统和网络信号系统的综合控制系统。
10. TOD：以公共交通为导向的开发（transit-oriented development，TOD）是规划一个居民或者商业区时，使公共交通的使用最大化的一种非汽车化的规划设计方式。
城市快速路入口匝道控制方法综述
0 引言
城市快速路系统作为连接城市各地区之间的重 要交通枢纽，有效的加强了各地区之间的联系，推动 了城市的发展以及空间架构的实时化转变[1]。在一 些特大城市中快速路的作用无可替代，是城市道路 的主体，城市之间主要的交通运行及货物运输都离 不开快速路系统，但其舒适性、便捷性在某些地区正 在逐步减弱，早晚高峰期间的车辆拥堵更是频发事 件[2]。因此，如何使用合理的控制手段有效提高快速 路系统的整体交通运行水平，已经成为各方关注的 焦点。快速路交通控制手段主要包括入口匝道控 制、出口匝道控制、主线交通控制、网络路由控制和
3.2 感应控制
由于定时控制具有很大的局限性，无法根据道
路的实时状况做出反馈，众多国内外学者开始研究
感应控制。交通感应控制通过对快速路的交通参
数（流量、占有率、速度、进出口匝道排队长度等）进
行实时监测, 利用监测到的实时交通信息进行动态
闭环最优控制。
Kontorinaki，等[16]发展并提出统一的自适应感应控
的两个关键方面：主线通行能力与匝道排队延误。最后针对定时控制、感应控制方法等实际控制方法进行对比分
析，讲述不同感应控制方法的特点，特别是对入口匝道控制方法及影响因素进行评述，并梳理出具有潜在价值的
研究方向和问题，并提出快速路匝道与地面协调控制方面研究的展望。
[关键词]城市快速路；入口匝道控制方法；交通管理与控制；综述
Abstract: In this paper, we firstly illustrated the basic theory on ramp entry control, and then analyzed the two key aspects influencing ramp entry control, namely, main road capacity and ramp queuing delay. Next, we compared the actual control methods such as the timing control method and induction control method, and introduced the characteristics of different induction control methods, especially focusing on the ramp entry control methods and the major influence factors. Finally, we went over the research directions and issues of potential value, and put forward the prospect for the researches on the control and coordination of fast road ramps and main roads.
城市道路信号控制交叉口可变进口车道分时段方案优化方法
城市道路信号控制交叉口可变进口车道分时段方案优化方法摘要：大城市潮汐特性造成城市交叉口进口道常发性出现交通流在流向上与时间上的分布不均衡性与变化性，导致交通供需出现严重失衡，造成交叉口拥堵。
随着动态车道概念的提出与逐渐被运用，给交通需求与交通供给有着显著变化的区域提供了一种新的控制方案。
随着技术的逐渐成熟，已经成为提升城市交叉口通行效率的有效手段。
基于此，本文章对城市道路信号控制交叉口可变进口车道分时段方案优化方法进行探讨，以供参考。
关键词：城市道路信号控制交叉口可变进口车道分时段方案优化方法引言在我国,随着经济的发展,车主数量急剧增加,汽车在为人们提供便捷出行的同时,也是造成道路交通拥堵的主要原因。
在交通管理中,十字路口作为城市主干道上的节点与车辆相互连接,如控制效应,直接影响到整个道路系统的运行。
目前,我国城市十字路口信号质量管理的研究还处于起步阶段。
一、研究概述交通信号灯是道路网络的重要组成部分，在整个交通系统中起着关键作用，交叉口信号控制的主要作用是缩短汽车和行人的交通时间，提高出行效率，改善城市的交通环境，减少交通拥堵、车辆延误等，这可能会严重影响正常的交通管理、行车安全和出行舒适性，同时也可能大大降低城市居民的交通质量，城市中车辆数量的增加和城市中紧张局势的加剧使国内网络变得更加复杂，无法有效地满足人们的出行需求，因此必须分析城市道路网络的特性，找出一种有效的快速传输方法，并提高交通管理的效率。
二、城市道路交叉口精细化规划设计伴随着我国城市化的快速发展，供给与需求之间的紧张关系不断加剧，从根本上说，由于城市道路的实用性和安全性属性显着，全国各大城市都在实施“约束”来控制车辆行驶的数量，同时也在努力提高交叉口的管理和设计能力，从而提高交叉口设计的能力，因此在概念上来说是一个具体着陆的过程，因此，交叉规划必须考虑各种因素(例如位置、区域文化等)的限制，例如交叉入口和出口车道的位置发生偏移时，您可以使用管路将车辆控制在正确的车道上，以避免交通问题随着城市道路流量的增加而变得越来越精细，并且规划和设计要求越来越小，每一个设计的小部分都是必不可少的，并且必须协调，为了同时进行某些规划，市场经济越来越好，需要改进城市道路交叉口的规划和规划的法律法规和地方政策及行业标准也越来越多。
BRT线路公交信号优先协调与控制方法研究
( 1) 交通灯信号周期 Tperiod_i (末尾“i”表示路 口序号 ,下同 ). 合理的周期长度是实现信号协调 控制的基础. 周期过长或过短都会对信号优先产生 不利影响. 优化后的周期既要保证每个路口优先效 果顺利实现 ,又要满足相邻路口信号配时的协 调性.
( 4) BRT车辆相位最大绿灯提前比 即 , Pgreadv_i 调用优先的最大时间与绿灯时间的比值 ,用于调用 优先. 与 (3)同理 ,其目的是通过对 BRT车辆调用 优先的限制来保障社会车辆正常通行.
(5) 各路口信号机初始相位 PhaseO rgi. 初始 相位对实现路口与路口之间协调控制有重要影响 , 通过调节初始相位与路口间距和车辆行驶速度相 适应 ,信号协调控制能力将大大提高.
的延误 ; w i 是路口权重 ; W a itT im eA ve是平均延误.
(5) 有效绿灯时间相对比 :考虑上下路口有效
绿灯时间长度的相似性 ,相似性越大则绿灯协调性
越好. 其相对有效绿灯时间公式为
n- 1
∑ Tgreen rlt
=
i =2
2·
1 n- 2
·
mm ainx ki_up
T , T eftgreen_i eftgreen_i- 1 T , T eftgreen_i eftgreen_i- 1
w ith signal p riority, this paper p resents a strategy of key parameters selection, a control method of signal p ri2
多级流控路口交通流优化模型研究
多级流控路口交通流优化模型研究随着城市规模的不断扩大和人口数量的不断增加，城市交通问题也越来越严重。
特别是城市中的路口，由于车辆的交叉通行，常常会出现交通拥堵的情况，导致交通效率低下、交通事故频发等问题。
因此，如何优化路口的交通流，提高路口的通行效率，降低交通事故率，已成为城市交通管理的重要课题之一。
近年来，学者们通过一系列研究和试验，提出了多种不同的路口交通场景模型，其中，多级流控路口交通流优化模型是一种较为实用的模型。
它是在一定交通流条件下，根据交通流量、车辆运行速度等因素调节路口信号相位，达到降低交通事故率、提高路口通行效率的目的。
一、多级流控路口交通流优化模型的理论基础多级流控路口交通流优化模型的核心是信号灯，它是交通流量控制的核心手段。
在交通流控制中，信号相位的设置对路口交通流具有很大影响。
多级流控路口交通流优化模型通过研究信号灯相位和通行速度、车辆数量之间的关系，建立起信号相位控制的优化模型，通过调整信号灯的绿灯时间和红灯时间，达到路口交通流最优化的效果。
二、多级流控路口交通流优化模型的应用1、交通状况预测在实际运用中，多级流控路口交通流优化模型首先需要获取路口的交通流数据，然后通过对数据的分析和处理，预测当前路口的交通状况，为交通流量控制提供依据。
2、信号相位控制信号相位控制是多级流控路口交通流优化模型的核心部分。
通过调节信号灯时序和绿灯时间，使路口交通流更加顺畅，减少交通堵塞，提高路口的通行效率。
3、交通事故预测多级流控路口交通流优化模型可以通过交通流量、交通速度、车流密度等数据，预测路口交通事故的概率，并根据预测结果调整信号相位控制，避免潜在的交通事故。
三、多级流控路口交通流优化模型的优缺点优点：1、提高路口通行效率，减少交通拥堵2、降低交通事故率3、便于交通状况预测和交通管制缺点：1、需要大量实时交通流数据支撑2、交通数据处理复杂3、路口交通流量较大时，信号灯的控制精度不足四、结论多级流控路口交通流优化模型作为一种较为实用的交通流量控制方法，可以有效提高城市路口的通行效率，降低交通事故率。
基于模型预测控制的公交信号优先控制方法
现代交通技& Modern Transportation Technology Vol.17No.3 Jun.2020第17卷第3期2020年6月基于模型预测控制的公交信号优先控制方法陆阳&，李杰，凌镭（中设设计集团股份有限公司，南京210014）摘要：针对现有公交优先信号控制技术在控制基础、控制目标、控制方法等方面存在的问题,提出了基于模型预测控制的干线协调控制方法，建立了相应的控制模型。
为验证控制实施效果，以南京龙蟠路为原型，对公交信号进行优先仿真情景设计，采用粒子群算法求解，结果表明，优化模型比传统模型在社会车辆与公交车辆平均延误等方面表现更优异'关键词：模型预测控制；公交信号优先；干线协调控制中图分类号：U491.1文献标识码：A文章编号：1672-9999（2020）03-0070-05An Arterial Coordinated Method of Bus Priority Signal Control Based onModel Predictive ControlLU Yany，LI Jie，LING LeO(China Deign Group Co.，Lti.，Nanjiny210014，China)Abstract:Aiminy ai the problems existing in the existing bus priority signal controO technoloyy in terms of controO basis，control objectives，control methods，etc.This paper proposes an arterial coordinated control method based on model predictive control，and establishes a correspondiny control model.In order to verify the control irnplementation efeci，takiny Nanjiny Longpan Road as a prototype，the bus sianal prio ata sirnuiation scenariv is desianed and solved by particle swarm optimization.The eveluation proves that the optimization model has moro averaae social vehicle and bus delays than the traditionai model.Key words:model predictive；bus signal priority#arterial coordinated control近年来公交信号优先系统得到广泛关注，然而，公交信号优先控制实际应用效果不佳,常出现公交车辆在交叉口等待时间长、社会车辆阻滞严重等现象。
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函数，该函数为三角形分布和梯形分布（ 见图 2） ．
图 2 灾前预估损失参数隶属度函数
紧急交通流急迫度 Uk 的计算公式为 http： / / journal． seu． edu． cn
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东南大学学报（ 自然科学版）
第 44 卷
i∑ ( L kn / 源自 mn )Uk = 1 － n =1 Tt 式中，Tt 为决策者指定的目标行程时间； Lkn 为紧急 交通路径 i 条路段中路段 n 的长度； vmn为紧急交通 流在路段 n 上的最高行程车速．
flow ； priority
紧急救援车辆包括急救车、消防车、执勤警车、 市政抢修车（ 电力、供水、交通） 、工程抢险车等正 在执行特殊紧急救援任务的车辆，在紧急救援行动 中起着关 键 性 的 作 用，是 重 要 的 城 市 应 急 服 务 资
源，提升其救援速度可以提高救援的成功率． 紧急 交通流是指由紧急救援车辆组成的特殊交通流． 随 着城市化进程的加快及交通需求的增长，紧急交通 流对城市交通系统扰动的影响强度越来越大，甚至
Abstract： To relieve the city normal traffic congestion caused by the interference of emergency traffic flow ，a priority degree partition model for emergency traffic flow preemption control is presented． Based on the fuzzy theory，the multilayer fuzzy model of emergency traffic flow preemption signal control priority is established considering emergency traffic flow preemption demand intensity and emergency traffic flow preemption control influence intensity． The emergency traffic flow preemption demand intensity is discriminated in the first layer of the fuzzy model，and the emergency traffic flow preemption control influence intensity is evaluated in the second layer． Besides，different signal control strategies based on the emergency traffic flow priority are calculated in the third layer of the fuzzy model． A microscopic simulation model based on field data is set up． The simulation results show that the multilayer fuzzy model can output satisfied solutions of emergency traffic flow priority partition，reducing the high-priority emergency traffic flow travel time by 27. 5% and decreasing the overall car delay due to low -priority emergency traffic flow preemption control by 25. 9% ． Key words： traffic engineering； preemption control； multilayer fuzzy model； emergency traffic
② 根据紧急交通流优先控制路径的路段饱和
度与道路等级，利用紧急交通流优先控制影响强度 模糊判别算法，计算优先控制影响强度．
③ 利用多层模糊划分算法，得出紧急交通流 优先级别，并进一步结合案例制定紧急交通流优先 控制策略．
紧急交通流优先级别划分过程如图 1 所示．
图 1 紧急交通流优先级多层模糊划分流程
收稿日期： 2013-05-02． 作者简介： 王嘉文（ 1989—） ，男，博士生； 马万经（ 联系人） ，男，博士，副教授，博士生导师，mawanjing@ tongji． edu． cn． 基金项目： 国家高技术研究发展计划（ 863 计划） 资助项目（ 2012AA112306） ． 引用本文： 王嘉文，马万经，杨晓光． 紧急交通流信号控制优先级划分模型［J］． 东南大学学报： 自然科学版，2014，44（ 1） ： 222-226． ［doi： 10．
Priority degree partition model for emergency traffic flow preemption control
Wang Jiaw en M a Wanjing Yang Xiaoguang
（ School of Transportation Engineering，Tongji University，Shanghai 201804，China）
表 1 优先需求强度 Ipd 判别的模糊规则
Uk
VH
H
Plk M
L
VL
VH
VH
VH
H
H
M
H
VH
H
H
M
L
M
H
H
M
L
VL
L
H
M
L
VL
VL
VL
M
L
VL
VL
VL
优先需求强度的基本论域定义为［0，1 ］，其 隶属度函数为三角形分布． 应用重心法对模糊集 合进 行 去 模 糊 化 计 算，即 可 得 到 优 先 需 求 强 度值． 1. 2 优先控制影响强度
标行程时间计算的紧急交通流急迫度 Uk． 输出参
数唯一，即紧急交通流优先需求强度 Ipd． 灾前预估
损失参数 Plk的计算公式为
Plk
= Log（ Lk
+
mL
（ k
P）
10
+ 1）
式中，L k
为紧急事件的预估经济损失；
L （ P） k
为人员
伤亡折算系数； m 为紧急事件预估伤亡人数．
根据经验，Plk 的基本论域为［0，1 ］，其模糊集合 Ol 的语言值选取为｛ VL，L，M ，H，VH｝ ，其中元素依 次表示很低、低、中、高、很高． 根据经验制定隶属度
1 信号控制优先级别划分模型
紧急交通流的重要程度以及紧急交通流对其 运行环境的影响均难以准确量度． 考虑到模型的复 杂度以及可行性，本文最终采用模糊理论解决此问 题． 详细步骤如下：
① 根据不同紧急救援行动中紧急救援车辆需 要满足的紧急交通流目标行程时间以及我国现行 各类灾害损失统计方法估算的紧急事件灾前预估 损失，利用优先需求强度模糊判别算法，计算优先 需求强度．
根据调查研究，Uk 的基本论域为［0，1］，其模 糊集合 Ou 的语言值选取为｛ VH，H，M ，L，VL｝ ． 制 定隶属度 函 数，该 函 数 为 三 角 形 分 布 和 梯 形 分 布 （ 见图 3） ．
图 4 城市道路等级 vdj 的隶属度函数
图 3 急迫度隶属度函数
紧急交通流优先需求强度的推理规则见表 1．
1. 1 优先需求强度
根据紧急事件的灾前预估损失以及紧急行动决
策者制定的紧急交通流目标行程时间，确定优先需
求强度． 这包括 2 部分内容，即紧急事件的严重程度
与紧急交通流的急迫程度． 前者通过灾前预估损失
来决定，后者通过紧急交通流目标行程时间来确定．
在确定优先需求强度的模糊推理中，输入参数
包括紧急事件 k 的灾前预估损失参数 Plk 和基于目
该模糊判别主要考虑不同道路状况下紧急交 通流优先控制对背景交通流的影响． 这包括 2 部 分 内 容 ，即 道 路 的 服 务 水 平 与 道 路 当 前 的 交 通 状 态． 前者通 过 道 路 的 设 计 时 速 来 决 定，后 者 通 过 饱和度来 决 定． 其 中，饱 和 度 由 检 测 器 采 集 到 的 路 段 交 通 流 量 除 以 路 段 通 行 能 力 得 出 ，故 饱 和 度 论 域 为［0 ，1］．
3969 / j． issn． 1001 － 0505． 2014． 01． 040］
第1 期
王嘉文，等： 紧急交通流信号控制优先级划分模型
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可能引发大规模交通拥堵现象． 因此，解析紧急交 通流优先控制对背景交通流的影响十分迫切． 目 前，国内外关于公交信号优先的研究比较集中［1-4］， 而关于紧急交通流信号优先控制的研究则相对较 少． 在紧急交通流优先控制策略方面，Yun 等［5-6］对 美国紧急交通流优先控制方法中的信号恢复法进 行了优化，并且利用硬件在环仿真对诸多优先控制 策略进行了评价． Qin 等［7］提出了 2 种控制策略， 优化了实时优先控制与最优控制策略选取方法，使 其具有更好的表现性能及更佳的适应性． He 等［8］ 运用启发式算法，对单一交叉口的优先控制相位及 相序进行优化，将延误降低近 50% ． Chen 等［9］基 于 NTCIP 通讯协议架构了服务于紧急交通流优先 控制的数据交换原型系统，提供了交互功能与自动 控制功能． Savolainen 等［10］ 通过分析驾驶员的行 为，研究了动态激活的紧急交通流优先控制信号对 驾驶员在安全与效率方面的影响． Kw on 等［11］提出 了一种基于路径的动态优先控制方法，并在小型路 网上进行了验证． 在紧急交通流路径选择算法方 面，臧华［12］提出了最短路 A * 算法； 刘杨等［13］提出 了紧急交通流最优路径的多目标规划模型． 在紧急 交通流行程时间计算方面，Louisell 等［14］建立了紧 急优先信号条件下的交叉口行程时间计算模型． 但 在这些对于紧急交通流优先控制的研究中，何种情 形采用何种优先控制方式的优先级划分问题缺乏 深入研究，紧急交通流对城市常态交通的影响也未 深入考虑．