基于双层规划模型的交通信号区域协调控制.pdf

华 南 理 工 大 学 学 报 (自然 科 学 版 ) 第 39卷 第 3期 JournalofSouthChinaUniversityofTechnology VOl_39 No．3 2011年3月 (NaturalScienceEdition) March 2011 文章编号：1000-565X(2011)03—0095—06 基于双层规划模型的交通信号区域协调控制术 徐建闽 首艳芳 卢凯 (华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510640) 摘 要：针对过饱和状态下的交通信号配时，以区域整体输 出总流量最大化和各交叉 口 进 口道总延误时间最小化为 目标，构建 了基于动态子区划分的交通信号区域协调控制双 层规划模型(BP模型)．通过分析交叉口滞留排队车辆、进 口道交通量以及相位相序对区 域协调控制的影响，建立了交叉 口相位差、有效绿灯时间和动态交通流量等协调控制变量 的约束关系式．采用基于遗传 一模拟退火算法的混合优化策略对模型进行求解，提高全局 最优解的可靠性和计算效率．仿真结果表明，该模型与实际情况较为吻合． 关键词：交通工程；区域协调控制；双层规划；遗传算法；模拟退火算法 中图分类号：U491．54 doi：10．3969／j．issn．1000—565X．2011．03．019 随着城市化进程的加快，道路交通供需矛盾 日 无法保证学习算法的收敛性；文献 [9]中采用两层 趋扩大，所引发的交通堵塞、交通事故和交通环境恶 递阶分布式结构提出一种基于改进免疫遗传算法的 化等现象 日益严重 ．增加基础设施投入、扩建和新建 城市交通 自适应区域协调控制方法，但 目标函数 比 道路等传统手段仍然无法解决问题，单独从道路或 较简单；文献[10]中提出一种基于遗传算法的过饱 车辆方面考虑都难 以提高城市路网的通行能力．现 和交通状态下的区域协调控制模型，然而模型只适 代交通研究从信号控制人手，其中如何实现多个交 用于车辆单 向放行的情况．实践证 明，TRANSYT 叉 口相互协调使整体区域达到最佳通行状态越来越 (TrafficNetworkStudyToo1)、SCOOT(SplitCycleand 受到研究人员的重视 ，特别是近年来在协调控制模 OffsetOptimizationTechnique)和 SCATS(SydneyCo— 型建立与协调控制策略选取方面的研究已取得较大 ordinatedAdaptiveTrafficSystem)三大典型区域协调 进展[1-4]． 控制系统只适用于非拥挤交通状况，在一定程度上 目前 已有的相关文献 中，对交通信号区域协调 限制了区域协调控制系统的实际运行效果． 控制的研究还处于理论阶段．文献 [5]中对交通均 在交通信号区域协调控制系统中，各交叉 口既 衡分配模型为基础的双层数学规划模型进行改进 ， 有 自己的效益 目标 (即确保本交叉 口交通畅通)，又 构造了城市交通网络的区域协调控制模型，但未证 必须服从所属子区甚至整个区域的整体效益 目标 实模型的有效性；文献 [6]中提出基于多智能体的 (即提高区域交通的通行能力)，因此区域整体效益 分布式区域协调控制方法，但优化 目标函数模糊，不 与各交叉 口之间存在一定 的层次关系，采用双层规 一 定能达到最优化；文献 [7]中提出一种基于 D．S 划模型来描述这种关系是适宜的．尽管有关双层规 证据理论的实时协调控制方法，存在有哪些信誉好的足球投注网站速度慢和