1基于车道优化的交叉口单点信号配时

1、Lane-based optimization of signal timings for isolated junctions基于车道优化的交叉口单点信号配时 任欢学号：123448811.引言2.符号和术语3.约束条件4.信号配时优化5.数值案例6.结论3目录1.传统的交叉口定时信号配时2.基于车道优化的交叉口信号配时2.1传统方法的局限性2.2基于车道优化的交叉口信号配时原理2.3基于车道优化的交叉口信号配时约束条件2.4基于车道优化的交叉口信号配时优化3. 基于车道优化的信号配时的优缺点两种通常方法：基于阶段的方法：将信号周期分成几个独立阶段，在每个阶段中根据进口道流量比分配绿灯时间。

2、基于车道组的方法：直接考虑每组交通流拥有通行权的时间域。 以上方法假定交叉口布局（包括车道标线）是一个外在的输入变量。基于车道标线，通常先把几个车道分组到交通流中，不考虑交通条件，然后利用基于阶段或基于车道组法来进行信号配时。但是，现实当中，交通流不会按照车道标线那样以相同形式分布，特别是在不平衡的交通分布下。 另一方面，车道标线设计作为信号配时的先决条件。车辆交通和行人分开考虑也会得不到最优解。 本论文提出了一个基于车道的将车道标线和信号配时结合考虑的优化计算方法。车辆交通和行人考虑在一致框架里，目标分别是是通行能力最大和信号周期最短。 二项混合整数线性规划问题，可以通过标准分支定界算法求解

3、。引言目标函数 常用三个标准：通行能力最大化、信号周期最短，延误最小化 本文分别建立求解了通行能力最大化和信号周期最短方程 关于没有计算延误最小化的解释：非线性目标函数混合整数问题不好求解。经验表明，通行能力最大化可以得到满意的较小延误。信号配时优化 传统的定时信号配时流程图：车道渠化确定信号相位估算饱和流量确定设计交通量Y0.9计算最佳周期C0满足最短绿灯时间计算延误满足服务水平画出信号配时图是是是否否否6应尽量采用实测数据，无法取得实测数据时，用估算的方法Y:组成周期的全部信号相位的各个最大流量比yi 之和。 Ls:启动损失时间；A:黄灯时间；I：绿灯间隔时间；LP:行人过街道长度；Vp

4、: 行人过街步速；I：绿灯间隔时间；7目录1.传统的交叉口定时信号配时2.基于车道优化的交叉口信号配时2.1传统方法的局限性2.2基于车道优化的交叉口信号配时理论基础和方法2.3基于车道优化的交叉口信号配时限制条件2.4 基于车道优化的交叉口信号配时优化3. 基于车道优化的信号配时的优缺点82.1传统方法的局限性：把车道渠化（车道功能划分）作为一个信号配时的外生变量，用车道来划分交通流，而没有考虑到实际的交通情况。kerbsideoffside一般，工程师把这两条车道当做一个交通流，但是在左转量很大的情况下，会迫使直行车在offside车道上行驶，kerbside就成为左转专用道。此时，ker

5、bside的饱和度远大于offside，如果把他们作为一个交通流考虑，车道的通行能力是高估的。9理论基础：排队论交通流分配基于排队论指的是：在服务相同的情况下，车辆会按照最小的排队长度进行排队，最后导致各个排队长度的相同（文中认为任何一对毗邻的车道，有相同允许行为的情况下，饱和度都是一样的原因。）计算方法：Binary-Mix-Integer- Linear- Programms（BMILP）：二元混合整数线性程序Brand-and-bound routine: 分支定界，以迂回的方式，來列举数据范围、数据区间，找出数据界限的方法。branch是指当一段区间不确定界限，就分割区间，並迂回下去。

6、bound是指当一段区间确定了界限，并停止迂回。10首先，定义了一系列的符号和术语。each arm consisting of Li approaching lanes and Ei exit lanes 。 an isolated junction with NT traffic arms and NP pedestrian crossings 约束条件：(1)Flow conservation 流量保持(2)Minimum permitted movement on a lane 一条车道上的最小移动量(3)Maximum permitted movements at the exit

7、出口的最大允许移动量(4)Prohibited movement 限制移动(5)Permitted movements across adjacent lanes 毗邻车道之间的换道(6)Cycle length 周期长度(7)Lane signal settings 车道信号设置(8)Start of green 绿灯开始(9)Duration of green 绿灯时长(10)Order of signal displays 信号灯色的顺序(11)Clearance time 清空时间 (12)Flow factor 流量因素(13)Maximum acceptable degree of

8、 saturation 最大可接受饱和度(14)Other signal group constraints 其他信号组限制 1112符号和术语交叉口分支数：NT ，人行横道数： NP ，移动 u（i，j, k） , 清空时间：u,v, 二元变量：i,j,k , 流量分配：qi,j,k , 绿灯开始时刻：i,j , 绿灯时间：i,j , 车道绿灯开始时刻：i,k ，车道绿灯时间： i,kri,j,k：转弯轨迹半径 ， fi,j,k： 流量比例转弯车道饱和流量计算式：14二元变量连续变量控制变量i,j,k=1表示允许lane k 从arm i到arm j 的活动；i,j,k=0反之。15通行能力

9、最大通行能力一般受信号周期的影响，在一定范围内，周期时长越长，通行能力越大，但车辆延误和油耗等也随之增长。（e.g文中通行能力最大时都选择了最长的周期时间：120s）周期最短周期最短会使信号的总损失时间增大延误最小延误最小化因为是非线性的所以不能用mix-integer解决，一个可能解决的方法是用分段的直线来逼近曲线。文中最后去掉了延误最小的指标。文中信号设置最优化的三种标准一般评价交通效益的指标：通行能力、饱和度、行程时间、延误、停车次数、停车率、排队长度等。16目录1.传统的交叉口定时信号配时2.基于车道优化的交叉口信号配时2.1传统方法的局限性2.2基于车道优化的交叉口信号配时理论基础和

10、方法2.2基于车道优化的交叉口信号配时限制条件2.3 基于车道优化的交叉口信号配时优化2.4举例分析3. 基于车道优化的信号配时的优缺点主要优势：不用事先对车道进行分组 当相邻车道有相同允许移动时，自动归类为一组；当相同的流量系数不适合于相邻车道时，调整车道标线，消除相同允许移动，将它们归类到不同的交通流。结论18基于车道优化的信号配时的优缺点：1.将车道划分纳入到信号配时系统中，更好的适应了交通的情况。2.在统一的框架下同时考虑了交通流以及行人的运动。3.与电脑计算的结合比较好4.定义了一系列的变量，评价标准，形成了自己完整的体系优点：19缺点：1.计算方法BMILP是线性的，算法存在局限性2.评价标准通行能力最大及周期长度最小