1、劣事未 )!户尸l硕士学位论文城市道路交通信号实时控制的数学模型j 8 l 7 39The Model of Real-time Traffic Signal C ontrolIn Urban Roads作者: 曹鹏导师:王兵团北京交通大学201 0年6月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,提供阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向困家有关部门或机构送交论义的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位沦文作者签名: 导
2、师签名: 2雾国签宁日期:加如年多月日 签宁日期:加f d年厂月1 日中图分类号:01414UDC:51学校代码:10004密级:公开北京交通大学硕士学位论文城市道路交通信号实时控制的数学模型The Model of Realtime Traffic Signal ControlIn Urban Roads作者姓名:曹鹏导师姓名:王兵团学位类别:理学学 号:07122058职 称:教授学位级别:硕士学科专业:计算数学 研究方向:数学建模北京交通大学2010年6月致谢首先,我要衷心感谢我的导师王兵团教授。本论文的工作正足在他的悉心指导下完成的。王老师渊博的理论知识、严谨的治学态度、正直的处事原则
3、以及谦逊的学者风范,使我受益非浅。王老师对事业孜孜不倦的执著追求和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷-i5感谢两年来工兵团教授对我的关心和指导。王兵团教授悉心指导我完成了研究生期间的科研工作,在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助,在此向王兵团老师表示衷心的谢意。王兵团教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见,在此表示衷心的感谢。在撰写论文期间,薛单、朱凯等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人和朋友,特别是我的爷爷和奶奶,正是他们的理解和支持才使我能够在学校专心完成学业。中文摘要摘要:近年来随着我围经济的高速发展,城市机动
4、车保有量迅猛增长,这就导致城市交通拥堵问题越来越严重。作为城市交通网络的重要组成部分,交叉路VI是道路通行能力的关键所在。对交叉路口的交通流进行优化,已成为增强道路通行能力,缓解交通拥堵的重要途径。本文首先对点、线状和区域交通网络特征进行了深入的分析。通过对问题的分析,本文在韦伯斯特延误模型基础上,建立了以所有车辆总延误时间最小为目标的交叉路口实时控制模型,并设计了遗传算法求解模型,模型可以依据交通流的动态变化对信号周期以及各相位绿信比进行调整。在对单个十字路U的点控制模型仿真中,实时配时方案在减少车辆延误时间上取得了显著的效果,总延误时间减少了17,平均车辆延误减少了16。对于线状区域和网络
5、区域问题,本文采用绿波控制的方法来优化干线交叉口的信号控制。为了尽可能实现干线的双向绿波,本文采取了四相位轮放的信号控制方法。从理论上讲,双向完全绿波控制配时方案可能不存在。因而,本义构建了一个以期得到最接近双向完全绿波的优化模型。利用元胞自动机对其仿真,得到的绿波控制配时方案比没有采用此方案时性能有很大改善,绿波控制方案与之相比,总延误时间减少了1133,而平均速度则提高了625。通过对线状区域的信号控制方法的推广,本文进而构建了区域信号优化模型。区域实时配时方案比在相同情况下,用两组实时线控制方案的总延误时间降低了2512。该优化模型可行且适应性强,算法简单易实现。关键词:延误时间;实时信
6、号控制;遗传算法;绿波控制分类号:01414AB STRACTABSTRACT:In recent years,as ChinaS rapid economic development,the amount ofurban motor vehicle is in the rapid growth,which led to urban traffic congestionproblem is getting worse and worseAs an important component of urban transportationnetworks,the intersection is th
7、e key to road passage capacityThe optimization of trafficflow in intersection has become increased road passage capacity,an important way toalleviate traffic congestionFirstly this paper analysis the characteristics of one intersection,doubleintersections and several intersections in transportation
8、network indepthBased on themodel of Webster,this paper established a intersection realtime control model,whoseobjective function is minimizing the total delay time of all vehicle,and designed agenetic algorithm to solve the modelThe model can adjust the signal periods and greenlight time according t
9、o the real-time traffic flowIn the emulation of single intersection realtime control modelrealtime timingscheme in reducing traffic delay time has achieved remarkable results,the total delaytime reduced by 1 7,average vehicle delay reduced by 1 6For the problem of linear area or network area,this pa
10、per uses the method ofgreen wave control to optimize the signal control of the intersections on main linesInorder to realize the green wave control in main lines,this paper adopted the way of 4phases release in turnTheoretically,the timing scheme of real twoway green wavecontrol may not existTherefo
11、re,this paper constructs an optimization model to be closeto the control of real twoway green waveEmulates it in cellular automaton model,andthe result of the new optimization model has improved a lot,the total delay timereduced 1 133,and the average speed increased 625Through the promotion of the a
12、bove methods,this paper then established theoptimization model of network areaBy using the new optimization model,the totaldelay time reduced 251 2This optimization model is feasible and its adaptability is strong,the algorithm issimple to implementKEYWORDS:delay time;realtime control;genetic algori
13、thm;green wave controlCLASSNo:0141 4目录中文摘要iiiABSTRACTiv1 绪仑711国内城市交通的现状712道路交通信号控制概述913本文研究内容1 02 模型的准备1221模型的基本假设1222专有名词解释及符号说明。12221专有名词解释1 2222变量符号说明1323交通信号方式的确定一四相位轮放方式1424总延误时间的确定1525各相位有效绿灯时间1626饱和度的计算公式1 627交通流数据的产生Poisson分布173 单交叉路口点控制的数学模型1 831模型基础1 832单交叉路口定时点控制模型1933单交叉路口实时点控制优化模型2134单交
14、叉路口实时点控制算法设计2135短时交通流预测方法2336元胞自动机交通仿真模型一2437点控制的仿真算例及结果分析274 线控制的数学模型3241线控制的数学模型一3242线控制的实时控制算法设计3443线控制的仿真算例及结果分析345 区域控制的数学模型3851区域控制的数学模型3852区域控制的仿真算例及结果分析396 结论4261算法的稳定性分析一4262模型的优缺点一4263研究结论437 参考文献44作者简历46独创性声明47学位论文数据集481 绪论11国内城市交通的现状近年来,我国经济处于高速发展中,城市化进程加快。与此同时,城市机动车保有量和交通流量都急剧增长,而由此带来的交
15、通问题已经成为制约城市发展的严重障碍。城市交通问题主要分为三方面:交通安全问题、环境污染问题以及交通拥堵问题。(1)交通安全问题道路交通安全问题早已成为一个极为严重的社会问题。据统计,自汽车问世以来的100余年中,令球死于交通事故的人数逐年增加,到目前为止,累计死亡约3500万人。我国道路交通事故也一直处于高发状态,1951年我国共发生交通事故5922起,到2005年,中国共发生道路交通事故450254起,造成98738人死亡,469911人受伤,直接财产损失188亿元,万车死亡率为76,到去年2009年,伞国共发生道路交通事故238351起,造成67759人死亡、275125人受伤,直接财产
16、损失91亿元。可以说公路已成为不使用武器的战场,交通事故足一场没有硝烟的战争。真正的战争还受时间、地点等条件的限制,还有望和平结束的那一天,而道路交通事故则不受时间、地点和敌友的限制,几乎每时每刻都在发生。正如美国著名学者乔治威伦在他的著作交通法院中写道:“人们应该承认,交通事故已成为今天国家最大的问题之一,它比消防问题更严重,是因为每年交通事故比火灾死的人更多,遭受的财产损失更大;它比犯罪问题更严重,是因为交通事故跟整个人类有关,不管是强者或者弱者,富人或穷人,聪明人或愚蠢人,每一个男人、女人、孩予或者婴儿,只要他(她)们在街道或公路上,每一分钊t都可能死于交通事故。”故此交通事故已经是威胁
17、人类生命的十大死亡“杀手”之一。(2)环境污染问题道路交通带来的环境污染主要是噪声污染和空气污染。城市道路交通系统所产生的噪声污染城市居民的生理和一t5理健康以及工作和生活造成巨大的危害,在我国尤其如此。道路交通产生的噪声污染在城市声污染中所占比例是相当高的,由于大多数城市处于城市开发及经济发展阶段,施工噪声及工业噪声占肯一定的比重,但是道路交通噪声仍占主导地位,一般占总噪声强度的50。多数大城市的主要道路交通噪声均超过65dB,某些城市的道路噪声超标率达90以上。另一方面,城市道路交通带来更严重的污染是汽车尾气排放造成的空气污染。机动车产生的大气污染物包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO)、
18、碳氢化合物(HC)、光化学烟雾颗粒物等,其中,一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物是主要的大气污染物。从环保部测定的数据知:汽车每燃烧It的燃料,产生的有毒物质达4070kg。每千辆汽车每天排出的一氧化碳(C0)约3000kg,碳氢化合物(HC)约200一-400kg、氮氧化合物(NOx)约为50150kg。在机动车排放的污染物中,除了碳氢化合物(HC)之外其余均来自机动车尾气排放。道路交通所产生的尾气污染是城市大气污染的主要污染源之一,根据城市大气污染物来源的分类统计,在主要大城市巾,已有80左右的大气污染来源于机动车尾气。当前,城市交通所引起的空气污染、交通噪声与汽车扬尘已成为城市环境污染的主要
19、原因。据统计,交通造成的污染占城市总污染的80以上,其中空气污染最为严重。随着我同机动车拥有量的增加,机动车尾气对城市大气污染的程度还将继续加剧。(3)交通拥堵问题我国城市交通拥堵问题目益严重,高峰时汽车平均时速低于25 kmh,极大的影响居民的出行速度和效率。改革开放以来,我国的机动车拥有量迅猛增加。1980年我国机动车保有量为17829万辆,而到了2001年增加到了180204万辆,增加了91倍。而道路的发展不能满足车辆的需求,使得交通拥堵问题日益严重。以北京市为例,自1990年以来,机动车保有量年增长率始终保持在10以上,截至2010年2月底,全市汽车保有量已达4132万辆,其中私人小汽
20、车3291万辆。中国统计年鉴资料(2004年)表明,19912002年这十几年间,北京市交通投资力度不断加强,城市道路面积增长了11倍,伞市道路总长达到144万公里,但是道路的增长速度远赶不上车辆的增长速度,全市交通负荷不断增长,199卜1994年,市区干道负荷递增猛升到175,市区交通干道饱和程度达85的水平,目前北京市巾心区的高峰期车辆平均时速不到20 kmh。故此交通拥堵问题是城市道路交通最为迫切的问题,这不仪因为它使交通延误增大,行车速度降低,而且它带来了时间的损失和燃料费用的增加;进一步的增加了排污量,导致环境恶化;另外,交通拥挤使交通事故增加,阻塞使人烦躁和不安,不但容易导致交通事
21、故增多,而且影响工作效率和人的健康。综上所述,交通带来的问题目益严重,不得不引起我们的重!ll。而交叉LJ是道路网的瓶颈,60的交通事故发生在交叉U及其附近,多数交通阻塞现象也发生在交叉口附近,所以如何有效的管理交叉El对于缓解交通问题有重要意义。世界各国交通管理的经验表明,道路交叉LJ交通管理的最有效的方法之一就是交通信号控制;交叉u必要的、合理的信号控制对于提高路Lj通行能力、保障交通安全具有重要意义。12道路交通信号控制概述(1)按交叉口控制范围分类交叉U按照控制的范围可以分为点控制、线控制和面控制。11点控制方式每个交叉口的交通控制只按照该交叉口的交通情况独立运行,不与其相邻交叉U的控
22、制信号宵任何联系。点控制方式适用于相邻信号机间距较大,线控无多大效果时,或者因各相位交通需求变动显著,其交叉U的周期长和绿信比的独立控制比线控更有效的情况。2)线控制方式把干道上若干连续交叉口的信号控制通过一定的方式连接起来,同时对各交叉口设计一种互相协调的配时方案,各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行,使车辆通过这些交叉U时,不致经常遇上红灯。这种控制的原始思想是:希望车辆通过第一个交叉口后,按一定的车速行驶,到达以后各交叉口就不再遇上红灯。但实际上,由于各车在路上行驶时车速不一,且随时有变化,交叉口又有左、右转弯车辆进出等因素的干扰,所以很难碰到一路都是绿灯的巧遇,但使沿路车辆少遇几次红灯
23、,减少大量车辆的停车次数与延误则是能够做到的。此种控制方式有助于形成适当速度的交通流。线控的主要特点足对几个信号机设定共同的周期长(系统周期长)和确定各信号时间上的对应关系即相位差。3)区域控制方式对于设置在大面积道路网上的多台信号机采用集中控制的方式称为区域控方式。这种控制的原理可看作是将线控扩大到面上。因此,区域控制方式是由若干个子区控制构成的。这里的了区是指用相同的周期长进行控制的区域,对每一个子区给出最佳周期长,在各个子区内可得到最优控制的效果。(2)按控制方法分类1)定时控制定时控制足根据平时的交通观测量,将一天分为几个时间段,相应于不同时段设定不同的周期长、绿信比等信号控制参数,由
24、时钟来控制变换参数的控制方式。定时控制方式适用于交通量的变化模式基本固定并可以预测的情况,但因某种原因变动模式发生变化时要修改控制参数。单路口的定时控制时最基本的控制方式。静态线控、静态面控也是采用的定时控制方式。2)实时控制实时控制是在交叉口的进口道上设置车辆监测器,信号灯配时方案由计算机或智能化信号控制机计算,可随检测器检测到的车流信息而随时改变的一种控制9方式。实时控制的基本方式是单个交叉LJ的实时控制,即根据交通流量的实时大小,实时配置信号灯的周期长、各种色灯的响应时问,同时考虑信号灯的转换与车辆的起动的损失时间,使伞体车辆在所有道L的等待的时间最短。3)自适应控制把交通系统作为一个不
25、确定系统,能够连续测量其状态,如车流量、停车次数、延误utl-I司、排队长度等,逐渐了解和掌握对象,把它们与希望的动态特性进行比较,并利用差值以改变系统的可调参数或产生一个控制,从而保证不论环境如何变化,均可使控制效果达到最优或次最优的一种控制方式。13本文研究内容图1交叉路口通用物理模型示意图尽管实际城市道路交叉路口的物理窄问布局可厶匕E徊IN复杂,但可以将单交叉路U的情况简化为图1所示的物理模型。在单个交叉路LI物理模型示意图中,可以看到东西南北四个方向上,都有直行、右转、左转的车辆进入交叉口。如果不对车辆的行驶加以控制,车辆在交叉口内很有可能发生冲突。这样就必须有效控制交通信号,让每个方
26、向的车轮流通过。(1)需要构造单个交叉路口:十字路口或者丁字路口交通信号实时控制的点控制数学模型。本文采取双向四车道,轮放的方式进行控制。根据历史数据来预lO测在未来t时间内的流量,根据当前交通流量的大小,来配置下一周期的信号灯周期长以及各种颜色灯的相应时间。模型的目标是使得全体车辆在所有道口的延误时间最短。(2)将问题(1)巾的若干个单交叉路U串联在一起,形成线状区域并实现实时线控制。此时模型的目标函数不变,但是限制条件变了。由于相邻两个交叉路口存在距离产生的时间差,必然会导致两者之间的相位差。问题转化为在固定的距离时间差情况下,调控不同交叉路U的周期、相位和相序,使得目标函数值最小。(3)
27、网络区域可以由单交叉路口和线状区域组合而成。即是在线状区域的基础上,考虑若干个单交叉路口与之组合的情况。模型的目标函数依然不变,但是增加了相应的面控约束。在水平和垂直方向上均有交叉路Lj的时差和相位差,这时周期的实时配置会变得很复杂。(4)将交通流分布规律假定为Poisson分布是合理可行的。根据数据预测的原理和方法,可以采用神经网络、时间序列法等对产生的历史数据进行处理分析,并给出未来t时间内车辆流量。利用这些数据根据(1)的模型和算法,对固定周期和不定周期分别进行求解,对配时方案和效果进行比较分析。(5)根据Poisson分布产生的数据以及预测的车流量数据,对线状区域、网络区域分别进行实时
28、配时,对结果进行分析比较,对模型算法的可计算性和复杂性进行评价。2 模型的准备21模型的基本假设(1)假设所仃的司机和行人都遵守现行的交通规则,不会出现意外交通事故;(2)所有车辆都严格遵守交通规则,不闯红灯;(3)信号灯的转换与车辆的起动的损失时间为定值;(4)右转相位不受信号灯的信号控制,即可以实时放行;(5)假设车辆到达服从泊松分布;(6)只考虑双向四车道、四相位的交通系统,且采用各方向轮放的信号控制方法;(7)通过停止线的车辆遇上黄灯时可继续前行,作为绿灯的特殊情况来处理。22专有名词解释及符号说明为了便于描述问题和表达,下面对本义中的专有名词及变量符号进行解释说明。221专有名词解释
29、周期:是指同一路口信号灯颜色由绿变黄再变红,如此循环变化一次,所需的时间,也称周期长,即红、黄、绿灯时间之和。相位:即信号相位,是指一个路口在一个周期时间内按需求人为设定的,同时取得通行权的一个或几个交通流的序列组。相位差:具有相同周期长的相邻路U,在同方向上的两个相关相位的启动时间差称为相位差。绿信比:是指在一个周期内交叉路口的各个相位不同方向中某个方向出现绿灯的时间与周期长之比。饱和流量:是衡量一个路口交通流施放能力的重要参数,通常是指一个绿灯时间内的连续通过路口的最大车流量(单位:车秒)。进口道通行能力:等于进Lj道饱和流量与该流向所在相位的绿信比之积。交叉口的饱和度:流量与进口道通行能
30、力之比。绿灯间隔时间:是指从上一个获得通行权的绿灯变黄开始,到下一个得到通行权的相位绿灯开始的一段时间(即是黄灯时间和红灯时间之和)。有效绿灯时间:是指被有效利用的实际车辆通行时间。它等于绿灯时间与黄灯时间之和减去头车启动(因为红灯时头车速为零)的损失时间。12延误:是指交通冲突或信号控制设施的限制给车辆带来的时问损失。它是计算信号配时和衡量路口通行效果的一个重要参数,也常作为确定信号控制系统性能的重要参量。公路通行能力:是指在给定的道路和交通条件下,公路上的某个最小或最困难的断面或某个规定的路段上单位时间内平均能够通过的最大车辆数,般采用小时为单位,故通行能力一般以每小时能够通过的最大车辆数
31、计。222变量符号说明如表1所示:表1符号说明序号 符号 意义 单位1 g, 第相位的有效绿灯时间 S2 C, 某年道第u个信号周期长 S3 f 车辆启动的平均损失时间 S4 t: 第i辆车的延误时间 S,5 t: 第i辆车的滞留时间 S6 ,f 第i辆车的延误时间 S7 T| 第个交叉U的总延误时间 S8 lt。j 第i个和第J个交叉m2_N的平均行驶时间 S9 o 平均每辆车的车身长度 m10 , 第i个和第个交叉路U之间的距离 m_11 , 车辆的平均行驶速度 ml s12 Vf 第i个辆车的行驶速度 m|S13 3 相位,分别取东南西北pnq个方向14 yt 第i个车道的饱和度 11
32、5 乃 第i个周期的绿信比 116 忍 车辆的平均车头时距 s|m17 q。 第i个车道的交通流量 辆h1 8 CAP, 第i个车道的通行能力 辆h19Np 第i条机动车道的可能通过能力 辆h20 Q 第i个车道的饱和流鼍 辆h23交通信号方式的确定一四相位轮放方式如图2所示,我们研究一个双向Iq车道构成的交通系统,交叉口的信号控制的方式为四相位轮放方式。在路段出LJ处,两条车道分别设定为直左车道和直右车道。西北双向四车道2囝l囝 名 kk, l l I l 一彳一 一I l l室囝 叶 伊j 、 =南东图2交叉路口通用物理模型图交叉路口有四相位组成,分别由四个信号灯来指示控制。相位1:如图2
33、所示,当信号灯l显示绿灯时,其他信号灯均显示红色。此时由南往北方向的车辆可以直行、右转和左转;其他方向的车辆禁止通行(右转车除外)。相位2:如图2所示,当信号灯2显示绿灯时,其他信号灯均显示红色。此时由东往西方向的车辆可以直行、右转和左转;其他方向的车辆禁止通行(右转车除外)。相位3:如图2所示,当信号灯3显示绿灯时,其他信号灯均显示红色。此时由北往南方向的车辆可以直行,右转和左转;其他方向的车辆禁止通行(右转车除外)。相位4:如图2所示,当信号灯4显示绿灯时,其他信号灯均湿示红色。此时由南往北方向的车辆可以直行,右转和左转;其他方向的车辆禁止通行(右转车除外)。1424总延误时间的确定南来方
34、向东来方向北未方向西来方向k一周期时长叫第一相位 第二相位 第三相位 第四相位-嘲 西暖强_阢H_ l红灯圈 黄灯、口绿灯车速v图4由于信号转换和车辆启动引起的延误时问示意图延误时间确定:由于信号转换和车辆启动引起的延误时间示意图如图4所示,当信号由红灯转变为绿灯的时候,车辆行驶速度由0开始加速直至正常行驶速度,这段时间车辆的平均速度小于v,这样会引起一定的时间损失,我们称为前损失时间。当信号指示由绿灯转变成黄灯的时候,车速由正常行驶速度v减速为0,这段时间损失称为后损失时间。因此,由于信号转换和车辆启动引起的延误时间等于前损失时间加上后损失时间。在实际过程中,延误时间变化范围不大,我们将延误
35、时间设定为定值2s。25各相位有效绿灯时间在所有信号相位之间按各相位的最大流量比值进行分配,得各相位有效绿灯帅: 社唑掣式巾-Zmax沙i,沙】,瓯=c一。26饱和度的计算公式饱和度是各车道实际到达交通量与该车道通行能力之比,它的大小直接影响着延误计算模型的选取,单纯的靠限制饱和度的大小不能从根本上解决问题。因16此要通过饱和度的计算来确定计算模型。饱和度计算公式为只2南式巾q,为第f车道的实际到达交通遥;C么P为第f车道的通行能力。27交通流数据的产生一Poisson分布(2)我们假定在单位时间内到达的车辆符合泊松分布:PIN钢=等P, 删,1,2, (3)倒:K0鬟 【 ,f0,那么该跟驰
36、车有可能由于随机慢化而进一步进行减速,最终导致静止车辆的出现,进而产生交通堵塞,相对顺序更新而言,并行更新巾自发堵塞产生的机理更加真实。特征2:除了更新方式以外,本文的元胞自动机模型采用的是开口边界条件。在开口边界条件中,假设道路最左边的元胞对应于X=l,并且道路的入端包含v。个元胞,也就是说,车辆可以从元胞(0,l,2,Zm。、)进入到道路中。在fr+1时刻,当道路上的车辆更新完成后,监测道路上的头车和尾车的位置x删和X胁,如果“rlas,Zm。,则一一辆速度为k。的车将以概率口进入元胞min防胁一。,。】。在道路的出I-I处,如果x删L。耐,那么道路上的头车以概率驶出路段,而紧跟其后的第二
37、辆车成为新的头车。特征3:最后一个特征是本文所采用的对称换道规则。由于本文假设的都是双车道的交叉口,所以有必要引入一套车辆对称换道规则构造一个对称的双车道元胞自动机模型,具体换道规则女Il下所示:(1)换道动机:d材d”(2)安全条件:du口cs,b k cl aye式中,x。,v。分别为第甜辆车的位置和速度;du=X川一X。-f啪是第u辆车与前车之间的窄元胞数日;,渤为车长,没有特殊说明均取1:吃枷。,是第u辆车与旁道上的前车之间的空格数;巩愀是第u辆车与旁道上的后车2_N的空格数;d嘶则是确保不会发生撞车的安伞距离;v。是车辆的最大速度。吃或则表示旁道上的行驶条件要求比本道好。当车辆行驶至
38、交叉L处时,直行和左转车辆要受到信号控制。当信号控制为红灯时,这两类车辆需要减速停车;而信号控制为绿灯时,直行车辆只需要根据前车的行驶情况,调整速度行驶,左转车辆由于在交叉L要完成转弯运动,设其以恒定速度1通过交叉口。右转车辆不受信号控制,只要能够确保安全,它可以以速度1实现转弯。图8给出了各类车辆在交叉口内的行驶路径。蕾诵豹二膨确f女口 元唿0 k 】“t,。 l l 扩 一一一一:薯 1室 r i,噜-jr嚏 纫图8车辆在交叉口内的行驶路径37点控制的仿真算例及结果分析我们采用的元胞自动机模型参数设置如下:元胞长度:75 m模拟时间步长:1 S最大速度:Vm。=3(81kmh)随机慢化概率
39、:005信号相位切换时间:3 S车辆进入路段以后以一定的概率选择左转或右转。本论文假设车辆的左转概率为10,右转概率为15。各车道的车辆产生符合泊松分布,A为其均值,仿真时间为120分钟,前6分钊t为预热时间,从第7分钟开始记录。分别对名=10,1l,12,13,14,15的交通流进行仿真。运用本文建立的元胞自动机交通仿真,在VSnet上进行仿真实现。仿真效果如图9所示;定时配时方案和实时配时方案的仿真结果分别见表2和表3。西北霸: 移l l。I Il H 潮群削醉州H l甬崩醉崩辎崩bI FI I。I lI kI H:I Ib l_l_J l_l擘: 貔南图9单交叉口元胞自动机模型仿真图单交
40、叉口定时配时方案与实时配时方案仿真结果比较分析:表2单交叉口定时信号配时方案仿真结果东定时配时方案路段需求 信号周期总车辆总延误时间平均停车率 平均速度Kmh(辆分) (分) (小时)10 74 4560 3497861 0301821 532468711 86 5016 4021342 O31123l 523232412 98 5472 4591778 O321202 515107513 116 5928 5198843 0338258 50148914 120 6384 7190954 0396952 45407515 120 6840 1007078 046092 4029438注:总车辆数是根据路段需求数和仿真时间确定的,其公式为4枣路段需求孝(1206)