城市交叉口群交通动态协调控制方法实施及研究框架

本书针对城市道路信号控制交叉口群交通流运行特征，探讨交叉口群交通动态协调控制方法并开发交叉口群交通动态协调控制软件，旨在完善城市道路交叉口群交通信号控制技术，预防及疏解城市交通拥堵、提高路网运输效率。在内容的编排上，主要包括信号控制交叉口群交通流特性分析基础、交叉口群交通动态协调控制关键技术研究及交叉口群交通动态协调控制软件开发三部分，总体框架如图1-1所示。

在交叉口群交通流特性分析基础部分，精确的短时交通流信息是交叉口群交通动态协调控制的工作基础，应建立交叉口群交通流量统计特征与运行车速变化特征的分析方法，提出基于状态空间神经网络和扩展卡尔曼滤波组合预测模型的交通信息短时预测模型;为识别交叉口群中的交通主路径，剖析带有交通管制属性的交叉口群网络连通结构，围绕信号控制交叉口群的交通关联特征，建立路径关联度计算模型;通过交通流模型可为交通出口信号控制参数优化提供相关的交通流数据，需对交叉口群的交通流建模问题进行研究，采用改进的元胞传输模型对交叉口群各路段和交叉口处交通流状况进行模拟。

图1-1　研究总体框架(www.xing528.com)

在交叉口群交通动态协调控制关键技术研究部分，首先基于交叉口群交通流的运行特征，建立交叉口群动态协调控制策略集合，采用Multi-Agent技术建立协调控制模式与控制结构，明确控制系统的关键功能模块和适用条件。针对范围界定模块，提出交叉口群的动态组建方法，响应时变的交通流需求，对信号控制交叉口群进行动态的组合与分散;在基准设计方案生成模块，首先基于阻塞流理论对交叉口群网络进行防阻塞运行控制，其次以实现交叉口时空资源相互协调为目标，建立数学规划模型，生成车道功能渠化设计、相位设计与配时控制参数设计方案，使主路径方向各交叉口的进口道通行能力得到优先满足;在绿信比优化模块，建立两级模糊协调控制器，判断进行感应控制的非关键相位绿灯延长时间，对多相位交叉口绿信比进行在线调整，保证主路径方向车流的优先通过;在相位差优化模块，依据绿信比调整的统计数据，以随机仿真优化方法确定主路径方向交叉口相位差的最优取值。

交叉口群交通动态协调控制软件的开发将交叉口群交通状态的识别、交叉口群范围的界定、关键路径的识别、基于关键路径的交叉口群动静态协同优化控制、不同管控方案下交叉口群运输效益评估方法等研究成果封装于软件的不同模块之中，通过仿真及实践应用，进一步检验交叉口群交通控制算法的有效性，支持算法的调整与完善。