干线协调控制中公共周期优化方法研究

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1、万方数据10交通信息与安全2009年第5期第27卷总15i期干线协调控制中公共周期优化方法研究*王殿海1李凤1’2宋现敏1(吉林大学交通学院1长春130022)(交通部干部管理学院2北京101601)摘要现有线控公共周期确定取决于关键交叉口交通状态，其目的是满足交通状态最差的交叉口不会产生过饱和现象，但未考虑对实际线控效果影响且可能增大其他交叉口延误。文章分析了周期调整对延误和通行能力产生的影响，确定了干线协调下公共周期的调整区间。在此区间内以交叉口实际间距与理想间距偏差为优化目标，采用优选出的鲁棒简面

2、体爬山法优化目标函数实现绿波带最宽。实证表明所提出的优化方法得到的绿波带和平均延误好于数解法，且对通行能力影响很小。关键词干线协调；公共周期；简面体爬山法中图分类号：U49I．2文献标志码：ADOI：i0．3963／j．ISSN1674—4861．2009．05．002传统协调控制中，公共周期时长通常采用负荷最高交叉口得到的最佳周期时长[1]，这种方法保证交通状态最差的交叉口达到控制效果最优，整体通行能力最大，却未考虑周期增大对其他交叉口增加的延误，以及对绿波带的影响。随着计算机技术的发展，干线协调控制

3、中开始运用规划等数学理论优化信号配时参数，如MAXBand采用立脱尔建立的混合整数规划模型同时优化周期时长、绿信比、相位差以及相位相序方案阳1；而PasserV在MAXBand基础上结合勃洛克斯的相互影响法优化信号配时方案[3]。这些系统采用人工输入办法确定周期时长范围，并未深人探讨周期范围合理性和适用性。国内学者也对现有干线协调算法进行改进[4]，或采用智能算法提出干线协调优化算法∞。6]，这些算法重点都是相位差的优化，对于周期未做过多考虑或认为交叉口中最大周期即是公共周期。本文从优化公共周期人手改善

4、干线协调下的信号配时方案，从而使绿灯时间优化和相位差优化更好发挥作用。1周期优化基本思想在干线协调控制中，由于周期和车队平均车速确定的理想间距不同于实际间距，造成实际相位差与理想相位差产生偏差，导致协调车流受信号阻滞运行状态无法到达理想状态最佳。要使协调车流尽可能接近理想状态，可从两方面人手：相位差调整；理想间距调整。根据理想间距调整以达到实际相位差与理想相位差偏差最小。理想间距调整中的参数包括周期和行驶速度。行驶速度与实际道路条件相关，无法随意调整，而周期与交通流量相关，在车流有效运行下可在一定范围内

5、波动，因而采用调整周期时长改变理想间距来实现协调车流运行状态接近理想状态。根据以上分析，提出周期优化模型及其优化算法。通过分析周期与延误、通行能力之间关系，确定车流有效运行下的周期调整范围。在周期调整范围内，考虑实际交叉口间间距与理想间距偏差建立周期优化模型，选择合适的周期优化方法实现干线协调下公共周期优化。2周期调整范围确定现有周期模型理论大都基于检测器数据得到某一数值，而非给出一定范围。但交通流是时变、不稳定的，同一交通状态可表现出不同的检测器信息，这样得到的不同周期可将交通状态控制在一定服务水平内

6、。这说明在同一交通状态下，周期的略微调整仍可满足交叉口服务水平，因而笔者在分析周期与延误、通行能力关系基础上，研究满足交叉口一定服务水平下的周期调整范围。2．1周期与延误关系根据稳态理论的延误公式，可知周期与延误收稿日期：2008—06—18修回日期：2009—03—20*国家重点基础研究发展计划项目(批准号：2006CB705505)、国家高技术研究发展计划项目(批准号t2007AAllZ209)资助作者简介：王殿海(1962)，博士，教授，博士生导师．研究方向：交通控制及交通流理论．E-mail：w

7、angdianhai@sohu．corn万方数据干线协调控制中公共周期优化方法研究——王殿海李风宋现敏11存在以下关系‘1。：扣筹等㈩式中：di为相位i平均延误；f为交叉口周期；Yt为相位i流量比；Ai为相位i绿信比，根据等饱和度原则确定，如下式所示：(c—L)·等．=【i一——————L(2)根据式(1)和式(2)，已知各相位流量比下可得出周期与相位平均延误关系。假定交叉El为四相位，每相位流量比为0．15，交叉口总流量比为0．6，则周期与延误关系如图1所示。4-"60圣50：40￥蝼30激20周期／

8、s一一’。图1周期与延误关系图通过拟合，得到周期和延误关系如下所示：d一0．3303c+2．759，相关系数R2=1(3)从上述关系看出，周期与延误在一定范围内为线性关系，随着周期增大，则延误也增大。四相位交叉口周期一般大于60s，则周期与延误呈现线性关系的范围一般取为[-60，160]。2．2周期与通行能力关系交叉口通行能力由饱和流量和绿信比决定‘利，即：Q=SA(4)而交叉口有效绿信比^与周期和总损失时间相关，为：．一rA—L—!(5)