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交通信号优先控制策略与算法研究:现代有轨电车安全控制系统成果

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:为获得适合多种路段和道口的有轨电车信号优先控制通用方案,针对不同道路和道口形式,设计出适用的有轨电车交通信号优先控制策略和算法,首先需将现代有轨电车线路中需要使用信号控制的路段进行分类,并研究其各参数对信号优先控制策略选择的影响,即对选择绿灯延长、插入相位等策略的影响;其次针对不同的策略,制定具体的控制算法。待事故处理后,再对有轨电车开放通行权,避免道口处的机动车辆大量滞留。

交通信号优先控制策略与算法研究:现代有轨电车安全控制系统成果

为获得适合多种路段和道口的有轨电车信号优先控制通用方案,针对不同道路和道口形式,设计出适用的有轨电车交通信号优先控制策略和算法,首先需将现代有轨电车线路中需要使用信号控制的路段进行分类,并研究其各参数对信号优先控制策略选择的影响,即对选择绿灯延长、插入相位等策略的影响;其次针对不同的策略,制定具体的控制算法。具体内容包括:

1)有轨电车的位置检测。

2)道路交叉口信号优先控制策略及其算法的研究。

在设计过程中,有以下关键问题需要予以重视。

1.现代有轨电车检测间距

首先,由于城市道路情况复杂,RFID卡的信号很可能发生反射、衍射。为防止同一RFID卡号被多个读卡器读取而导致车辆检测错误,需设定:一旦读到RFID卡信号,则后续读卡器在规定时间内(如30秒)对此RFID卡号进行屏蔽,这样可以避免同一ID号被一条道路上两台读卡器读取,导致对信息的误判。

其次,对于道路下方埋设的RFID,在电车运行的普通路段,可以铺设的较为稀疏,如约100m一个;在靠近交叉口的路段,应较为密集,如10m一个。这样,有轨电车的精确位置可以实时地传递给控制中心的信号控制机,为有轨电车即将到达的道路交叉口的信号配置做好准备。在研究过程中,RFID的铺设密度,读卡器屏蔽具体RFID卡号的时间间隔,都应经过严格的测算和实时模拟。

2.现代有轨电车信号优先控制策略及系统架构的分析

对于现代有轨电车信号优先方案的设计,不能仅仅从有轨电车一方面考虑,应从整体交通的大环境下对其进行分析。在研究这种控制策略是否具有提高有轨电车通行能力之前,首先,必须对这种控制策略架构进行理论分析,包括分析其合理性、安全性以及可能出现的并发问题;然后,需要针对不同道口类型(十字路口、丁字路口、转盘等)的信号灯的相位顺序提出具体的方案。此外,在进行架构设计时,还需注意以下事项:

1)当有轨电车的站点(停车位置)距离下游的道路交叉口很近时,应注意防止对下游道口有轨电车通行权的提前触发(此时可将触发距离缩短),以避免在有轨电车上下乘客时,延长下游道口其他机动车辆的等待时间。

2)当有轨电车通过时,沿线直行和右转车辆是否拥有通行权。如果有,此通行权应考虑最短绿灯时间。最短绿灯时间后,才可将路口通行权交给冲突车流方向。

3)对于大型路口或者行人高峰容易出现的地区(如火车站等),应安排其他立体行人过街设施(如天桥,地下通道),避免行人的突发性拥堵对局部交通造成影响。

4)应考虑应急预案。如在有轨电车靠近道口时,道口通行权已经触发,而又遇到其他车辆发生交通事故,有轨电车轨道被车辆或者其他因素阻挡或者破坏。在这种情况下,应该能及时通知调度指挥中心,由调度指挥中心发出指令,使相关的道口信号机进入非优先控制模式,保证道口机动车辆正常通行。待事故处理后,再对有轨电车开放通行权,避免道口处的机动车辆大量滞留。(www.xing528.com)

3.现代有轨电车信号优先控制算法

在选择合适的检测参数以及控制策略架构的基础上,重点进行有轨电车控制算法的设计。交通信号控制算法的核心问题是配时算法的设计。交叉口的通行能力以及车辆通过交叉口时的受阻滞程度,都直接受信号配时方案的影响。根据有轨电车在道路交叉口的信号控制策略(即采用何种控制类型),在信号配时过程中,主要考虑以下几个重要参数:

1)周期时长。在没有有轨电车通过时,道路交叉口信号灯一个完整的循环所需要的时间。

2)最短绿灯时间。为保证通过道口的车辆以及过街行人的安全,绿灯相位的最短时间。

3)损失时间。一次信号周期内任何方向的车辆都不能用于通行的时间。

4)其他重要参数。绿灯有效时间、饱和流量、有轨电车速度和制动距离等。

具体交通信号的配时过程可以按以下步骤进行:

1)第一步:确定信号相位阶段与顺序的划分方案,具体的划分方法要根据交叉口平面的布置方案、几何尺寸以及车流运行情况来决定。

2)第二步:绘制关键相位的判定图示。根据交叉口信号阶段划分情况,或信号阶段与信号相位对应关系,按顺序标出所有各个信号阶段,然后用连线标明各相位绿灯显示时间区段。

3)第三步:非搭接和搭接的相位处理。

4)第四步:计算通行能力各个相关参数、近似最佳信号周期以及各相位起止点。

5)第五步:建立软件模型进行模拟,以检测其他机动车辆的平均延误时间、平均排队长度以及停车次数等参数是否合理。

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