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交通信号灯在轮询机制下控制模型的仿真实验

编辑:兴泰照明集团有限公司时间:2019-08-12

道路交通信号灯在操控抵达主干路途的交通流时,首要选用绿、黄、红这三种颜色(即现实生活中的规格),因为抵达主干路途口的交通流受一系列因素的影响,加之随机性大,所以,通过科学的数学模型的构建以及人为预订的一系列计划都无法取得令人满意的作用。而智能交通操控体系的运用,能在现行的路途中使行车延误和交通拥堵削减,进而使交通事故的死亡率和发生率下降,并且下降污染程度,削减能源的消耗量。

2 轮询机制下交通信号灯操控办法

2.1 考虑不同景象的交通信号灯操控办法

在轮询机制下的交通信号灯操控战略的安排下,需求考虑时段因素以及交通环境因从来进行交通信号灯操控计划设计。

2.1.1 不同时段下的交通信号灯操控办法

需求在调查清楚城市的车流量且仔细分析过后再进行处理。在详细的操作过程中,应该是运用交通总站的上位机守时来给各个路口发送无线讯息,进而改动每个路口PLC 程序中设定好了的时刻,以此来调理路口信号灯的时刻。详细的交通信号灯调控计划为,在进行和谐操控路段的两端中实现这个守时操控计划。这个操控计划的守时操控配时是依据当时的实践交通流量以及数学模型核算得出的。在运用和谐操控计划的时候,一般是用电台传播的办法来进行通讯的,最终抵达和谐操控作用。

2.1.2 不同交通环境下的交通信号灯操控办法

路段上的车流量是城市干线交通信号的和谐操控机制的首要依据。因此,路段车流量的核算十分重要。路途的拥堵,在一般情况下,是因为当路段中呈现最大容量的车辆数时,继续进入车辆,以及(或者)无法及时放行车辆所造成的。此刻,若车辆继续进入已抵达拥堵临界值的 L2 路段中,车辆就会愈加多,然后导致拥堵。再如,此刻路段 L2 的下一出口处于红灯相位,则 L2/L1 中的车辆数会因南北方向开来的车辆而增多,当超越临界值时,拥堵构成。所以,该体系的操控分三种情况。

(1)景象 1:当 L1/L2 中的车辆数(具有通行权)抵达C max 时,拥堵便会呈现。

(2)景象 2:若在上一景象中放任车辆的进入,便会愈加拥堵,此刻,为了制止继续进入车辆,将绿灯相位变为红灯。当L1/L2 中的车辆数不及临界值的 3/5 后,缓解了拥堵情况,可将红灯相位变为绿灯。

(3)景象 3:此刻,L1/L2 路段中车辆的出口方向处于红灯相位,无法放行车辆。而该路段会因不断添加的来自非干线的右转车辆而等候车辆的长度变长。因为干线有许多的车辆,假定在完毕第一相位后,L1/L2 路段中等候车辆为临界值的一半,这就表明若非干线上的右转车辆数为26PCUs,即临界值的 30%时,该路段的车辆数便会剧烈增多,抵达临界值,右转车辆继续增多,便会拥堵。此刻,将绿灯变为红灯,即改动该方向的信号相位便是操控战略,有别于景象 2 和景象 1 的是,此刻不再是分割绿灯相位的操控战略,而是直接进入第 4 相位,即下一相位。如此,能够确保车辆在干线上的通行效率,尽快放行拥堵已经构成的路段中的车辆,避免更严峻的拥堵的构成。

2.2 仿真实验

本文选取典型的四相位作为研讨目标,然后运用 Mat-lab 进行仿真。此处,用一组数据来诠释,比方 s1=0.4,体系在第 4 相位下通行正常。Road1 路段中的车辆数在 27.621s时为 4/5 最大容量,即 70PCUs,此刻应制止该路段中继续进入直行车,当路段中的车辆数削减至 3/5 的最大容量时,即 18PCUs,体系时刻是 34.421s,此刻未完毕的绿灯相位能继续,可放行直行车辆,依次迭代。57s 是最大绿灯时刻,可见在车辆被制止通行的过程中,当车辆数为 7PCUs 时,该相位完毕了绿灯时刻。

3 轮询机制下的交通信号灯操控办法的建模与仿真

3.1 轮询机制下的交通信号操控计划

本文通过轮询机制来分析交通信号灯操控的计划,把四相位穿插路口当作研讨目标,能够把四相位穿插路口当成是四个行列的轮询体系,然后各个相位中的车道都是轮询体系里面的缓冲行列,信号灯就相当于轮询体系的服务器。在轮询体系的指导下,以交通信号灯作为服务器,操控四相位穿插路口中的车辆,让车辆依照一定的次序来通过路口。

3.2 轮询机制下的交通信号灯操控模型

在对操控子区进行交通信号操控研讨之前,需求先对操控子区笼统出路网模型,然后依据路网模型设计操控战略。一般,用圆圈替代路网的穿插口,连线能够当作是穿插口间的路段,操控子区简化后的路网图。对城市路途交通信号的配时优化首要是依据各个相位的车流量对绿灯时刻进行动态调整。

3.3 轮询机制下的交通信号灯操控模型仿真成果

针对在[0,180] (s)范围内随机得到的 5 组车辆实践等候时刻算例,在 MATLAB 平台上优化绿灯时刻分配,对四相位穿插路口来仿真。假定每个相位车道最开始车辆数为10(pcu),核算 50 个信号周期,假定车辆以饱满流率 1800(pcu/h/车道)通过路口,以 2s 作为一个单位时刻,前 100 辆车的抵达率是 0.2(pcu/slot),路口是饱满状态,随后的车辆抵达率是0.1(pcu/slot),路口是非饱满的状态。在车道处于较高的饱满度时,某相位一旦进入绿灯期,就会有很长一段时刻一直保持绿灯,如第 3 轮绿灯时刻已抵达 200(单位时刻),这在实践交通操控里会因为信号周期过长,让驾驭人员闯红灯的概率更大。

饱满状态下因为车辆上限操控,每个相位的绿灯时刻不能超越 20(单位时刻),超出车辆就会作为剩余车辆等候下一次绿灯信号的显现;因为车流饱满度下降(第 15 个信号周期后),绿灯依据彻底服务办法对信号进行切换,车道中的全部的车辆都能够在一个信号期间通过路口,这样就不会剩下车辆,验证操控战略的收敛性。优化算法下,拿定周期信号灯操控办法作比照的话,

削减速率更快,横轴代表周期数,纵轴代表路口放行车辆数的量。并且在优化算法下,和定周期信号灯操控方式比较照,放行的车辆就更多。和单点配时计划比较较,本文所提出的轮询机制下的交通信号灯操控计划优势更显着,并且均匀停车次数大幅

削减是明显体现。这表明在和谐操控计划运用后,整个干道方向的车流量的总停车次数变少了,完善了干道交通。

和固定相位差和谐配时计划比较,动态相位差和谐配时计划优势也显着,旁边面反映算法是可行的。本文提出的交通灯操控战略运用到路口时,比较各相车道信号灯切换周期和均匀排队车辆数的仿真值和理论核算值。成果表明:仿真值和理论值较好吻合,表明对上述性能指标,选用轮询模型定量分析能够确保精度。

将典型的固守时刻操控战略和该战略进行比较,以来对门限型车辆驱动交通等操控战略的作用加以验证。

成果显现:

跟着车辆抵达率的增长,2 种操控战略下的均匀排队度以及均匀等候时刻均添加,但车辆抵达率相同的情况下,和固守时刻操控战略比较,门限操控战略的均匀排队度以及均匀等候时刻均低一些。车流量对固守时刻操控战略切换周期不造成作用。跟着车流量的添加,门限操控战略的切换周期会添加,需求注意的是,在车流量<0.1 辆/s (较低)时,在各向车道间,绿灯均匀每1/3min 就要循环点亮一次,信号灯切换周期<20s(较小),这点难以实现于实践工作中。所以,能够规则,当各向车道中均无轿车等候这一景象被操控体系感知届时,通过视频监控设备,将切换绿灯至 1 号候车列队,待某方向车辆抵达时再及时切换,如此可避免交通灯在无车时切换频繁。

4 完毕语

本文基于轮询机制提出了一种交通信号灯操控战略,本文提出的一切进口道当令交通信号操控战略要求全面监测进口道和环道的交通运行状态,面向一切进口道当令实施交通信号操控。该战略是有效的,能够明显减小车辆的均匀延误和停车次数。