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城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制仿真

编辑:兴泰照明集团有限公司时间:2019-07-23

近年来,我国的国民经济水平不断提升,大量的人口涌进城市,城市的交通堵塞问题愈发严重,合理的控制交通信号灯,是解决当前城市交通堵塞问题的方法之一。在城市交通网络中,各交叉路口是彼此相连的,通过交通信号灯实时控制着车流信号,并对车流信号在网络中的运行状态进行支配。

目前采用的城市停车标志交叉口交通信号灯控制方法有最优控制、感应控制和定时控制等几种,这些信号灯控制方法在一定程度上对交通拥堵起到了一定的缓解作用,但这些城市停车标志信号灯控制方法都存在着一些问题。为了解决这些方法存在的问题,提出了几种能够解决上述问题的城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制的方法[2]。

文献[3]提出了一种基于遗传算法的交通信号灯智能控制方法,该方法需要建立两个场景模型,分别是停车标志交叉口交通信号灯模型和多约束非线性方程组模型。通过遗传算法对模型的速度曲线和能量管理进行求解,实现对城市停车标志交叉口交通信号灯的智能控制。文献[4]提出了一种基于固定时间周期的交通信号灯智能控制方法,该方法分别对城市的车流和交叉口进行建模,它们分别表示车辆的到达曲线和车辆的资源曲线,根据不同交通信号的控制策略,对近邻路口间的曲线进行求解,利用 RTC 模型计算堵塞车流量的长度和堵塞等待时间,通过信号灯固定时间周期实现对城市停车标志交叉口交通信号灯的智能控制。提出了一种基于虚拟信号控制的交通信号灯智能控制方法,该方法采用虚拟信号控制环形停车标志交叉口对交通流进行错时分离,通过提出的主路径车流双向虑波协调控制的方案,创建相位差模型,对创建的模型进行智能控制,实现对城市停车标志交叉口交通信号灯的智能控制。

由于文献[3]~[5]的三种交通信号灯智能控制方法在解决上述问题后,在交通高峰期时仍存在着交通堵塞的问题,针对交通高峰期的车辆堵塞问题,提出了一种基于对称性换道规则的交通信号灯智能控制方法,这种方法极大的缓解了交通高峰期时段的车辆堵塞情况,实现对城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制的目的。

2 停车标志交叉口交通信号灯智能控制原理

基于混杂系统的城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制方法,通过将计算出的相位切换时刻带入到目标函数的排队长度计算中,利用混杂系统的优化方法将目标函数进行转换,实现对城市停车标志交叉口交通信号灯的智能控制。混杂系统是具有多种不同行为特征的系统,可以根据其优化方法计算出最适合的相位切换时间和相位轮转顺序,在城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制的实际运用中考虑到一种四相位的停车标志交叉口 X1、X2、X3 和 X4,停车标志交叉口有 4 条车道 L1、L2、L3 和 L4。假设停车标志交叉口的交通信号灯只有红和绿 2 种状态,J 为目标函数,相位切换时间的计算公式如下:


其中,wi 表示权值,用来表示道路的重要性。假设在城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制下所有车流的重要性相同,均为 1。相位 X1 ~ X4 分别表示系统的 4 种离散状态,利用式( 6) ,其目标函数 J 可以转换为

式中,A、B、C 和 H 分别表示车辆的平均到达率和驶离率。上述过程为城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制的原理,根据该原理能够实现城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制。

3 城市停车标志交叉口交通信号灯智能控制

通过城市停车标志交叉口交通信号灯变换时间的取值变换,控制车流密度,车流速度和车流流量的函数,建立城市停车标志交叉口交通流模型,按照对称性换道条件对建立的模型进行换道操作,利用信号更新的方法,实现对城市停车标志交叉口交通信号灯的智能控制。