交通干线动态双向绿波带控制技术研究探讨

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  [摘 要]在现如今道路交通控制逐渐智能化的基础上,人们又提出了一种有关道路交通干线动态双向绿波带的智能协调控制技术,这是一种全新的控制策略,它通过路口控制智能体与中心协调的智能体之间信息的相互交流与协调,前提是高效地利用路口的绿灯时间,使得道路上的车辆可以不停地顺利通行。上下行相位差与公共信号周期是由中心协调智能体依据在某一段时间的交通流量信息进行计算的,而绿信比即在交通灯一个周期内可用于车辆通行的时间比例是通过路口控制智能体来及时确定的。依据车道上下行的速度以及该路段的长度可以计算上下行的相位差,而一些关键路口的饱和度的大小再经过模糊控制的计算方法调整公共信号周期,依据以往以及测得的交通数据来计算得出绿信比,而这些技术的在现实中的应用说明了它的一定的有效性。
  [关键词]交通干线;双向;绿波带;路口控制智能体;中心协调智能体
  中图分类号:C913.32文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0111-01
  交通道路是城市建设与发展的枢纽,承载着巨大的交通负荷,交通干线的好坏直接影响到城市发展的速度快慢,因而必须努力提升城市整个交通干线的协调控制技术,继而减少在交通道路上的车辆的停车率与可能会出现的延误,由此可以改善整个城市的交通状况。而在城市交通控制中被广泛应用的控制方式便是交通干线动态双向绿波带控制,这种控制方式有其本身的一些特点,第一,保证整个道路上车辆保持一定的速度,极大地降低了停车率;第二,使得车辆行驶更为平滑,大大地提高的道路的利用率;第三,使得道路上车辆的行驶速度较为统一,避免一些车辆堵塞在交通信号灯之前;第四,无论是行人还是驾驶员都遵守交通信号灯,驾驶员尽量使得车辆在绿灯的时间到达路口,而行人也会因为车辆的密集逐渐减少乱穿马路的次数;第五,周边道路也可以因为主干道路的良好秩序而逐渐得到改善。
  之前的许多人都对道路的改善提出了一些新的方法和建议,如Little等人提出的最大带宽控制,针对有许多路口的交通干线给出了新的相位差,使得车辆在先前设定的速度范围内时可以一次全部通过交通信号灯。之后又有人在这个基础之上提出复合宽带控制技术,改进了一些特性。后来又有人提出多种在智能化基础上的交通干线的控制模式,还有人建立了交通信号控制智能体模型,这为多智能体技术在道路干线的使用做了铺垫,而这些都是对交通干线发展的研究与探索。
  本文中提出的交通干线动态双向绿波带的控制技术也是基于多智能体控制。利用路口控制智能体与中心协调智能体之间的协调控制,更高效地实现交通干线双向车辆通行更加顺利的目的。而该技术在实际中的应用说明了它的有效及实用性,表明了它是符合时代发展要求的控制技术。
  1、相关问题的提出与描述
  是某个城市交通干线,其东西方向的道路是主要干道,而南北方向的道路为支路,但是其主干道与支干道的交通流量差别很大。由东到西的是下行方向,由西到东的即为上行。而交通干线动态双向绿波带控制技术是为了使得道路干线通行顺畅,使所有车辆在干线行驶时都为绿灯,而且双向道路都较宽。
  基于这个问题必须对一些参数进行优化,如上下行相位差tp,u、tp,d,绿信比λ以及公共信号周期C。必须控制交通干线上各个路口的信号周期相同,这样才能达到预期的交通干线双向绿波带控制效果。因而,應该先优化每单个路口的信号周期时间,根据所有路口的信号周期时间选择出最大的时间来作为整个系统的公共信号周期。关键路口即为具有最大信号周期时间的路口。但是干线上路口的绿信比并不需要达成统一,只是需要根据各个路口的实际情况来对该个路口进行实时的调整但是必须注意整个控制方案的变换时间间隔不能过小,不然有可能造成一些不可预计的后果,所以一般在8个周期左右,其上下行相位差及其信号周期都应保持不变。
  2、系统设计
  交通干线动态双向绿波带控制技术主要包含路口控制智能体以及中心协调智能体。每一个路口都有路口控制智能体,它通过与中心协调智能体信息的相互交流而达到绿波带技术的控制目的。路口控制智能体主要包括三个部分,1、通信模块;2、本地路口信息控制模块;3、本地路口信号控制与处理模块。它的整个工作工程是:本地路口信息处理模块将从车里接受到的原始信息进行加工处理成为直接与信号配时决策相关的数据,再将这些数据传给信息控制模块进行保存,同时数据可以经过通信模块传输到中心协调智能体,实现路口控制与中心协调智能体之间的信息交流。
  中心智能体也是由三个模块组成的,1、通信模块;2、中心协调模块;3、路口信息处理模块。中心智能体接收到路口控制智能体传输到的处理之后数据后,计算出公共信号周期以及上下行的相位差。
  3、绿波带控制技术中的有关参数
  3.1 公共信号周期
  关键路口的饱和度可以用来调整公共信号周期,它是通过先前记录的交通量的统计的数据计算出具有最大信号周期时间路口的最大周期时间、最小周期时间以及最佳周期时间,根据道路交通中的控制理论,一般情况下最好的饱和度为0.9,若是周期时间过短,则说明道路车辆饱和度太大,若周期时间过长,则说明饱和度太低。
  3.2 绿信比
  每个路口都有其单独的绿信比,绿信比的计算也较为简单,它是根据各个相位的交通流量来计算的,应单独计算某一个路口的绿信比,而且每个周期之前都应该进行重新调整,每一个周期都应必须严格按照新计算的绿信比来执行。
  3.3 相位差
  在交通干线动态双向绿波带控制技术中,相位分为上行相位与下行相位,相位差也同样分为上行相位差与下行相位差。
  4、结束语
  随着我国经济的不断发展,道路上车辆日益增多,这使得对于交通的要求也越来越高,而交通干线动态绿波带控制技术的适时提出与及时应用是社会发展与进步的迫切要求。另一方面,对于城市交通信号灯的控制技术的研究一直是交通领域的热点,更是一个难点。而现在提出的交通干线动态双向绿波带控制技术是一种全新的控制策略,它也是基于多智能体控制模型的使用。它可以根据道路反馈的信息及时地对公共信号周期以及上下行相位差等进行调节,从而促进道路干线车辆的通畅运行。这项控制技术的应用也会极大地提高交通干线的利用率,促进整个城市的建设与进一步发展,有着极为广阔的应用前景。
  参考文献
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