基于 TCPN 的交叉口信号控制模型与优化.pdfVIP

收稿日期：２０１４-０９-０２；修回日期：２０１４-１０-２８ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５ １２７８０５８；陕西省自然科学基础研 究计划项目（２０１４ＪＺ０１９）；中国博士后科学基金资助项目（２０１２Ｍ５２１７２９） 作者简介：安毅生（１９７２-），男，陕西西安人，教授，博士（后），主要研究方向为交通系统工程、Ｐｅｔｒｉ 网理论与应用（ａｙｓｍ＠ｃｈｄ．ｅｄｕ．ｃｎ）；雷甜 （１９９０-），女，陕西西安人，硕士，主要研究方向为交通系统工程、Ｐｅｔｒｉ 网理论与应用；袁绍欣（１９７２-），男，辽宁黑山人，副教授，博士，主要研究方向 为交通信息工程及控制；赵祥模（１９６６-），男，重庆大足人，教授，博士，主要研究方向为交通信息技术及 ＩＴＳ、智能测控技术及其在交通中的应用． 基于 ＴＣＰＮ 的交叉口信号控制模型与优化* 安毅生，雷 甜，袁绍欣，赵祥模 （长安大学 信息工程学院，西安 ７１００６４） 摘 要：针对城市路网中交叉口车辆通行效率低下、交通信号控制策略难于满足输入路段上车流变化的问题， 提出了一种基于时延赋色 Ｐｅｔｒｉ 网的交叉口交通流优化控制模型。建立路段车流、交叉口车流和交通信号控制 的 ＴＣＰＮ 模型，再建立以交叉口输入路段车辆数最小为目标的车流优化方程。在假设信号周期固定的前提下， 利用 １５ 个周期采集的交叉口输入、输出路段车辆数，求解满足优化目标的相位配时，确保交叉口输出车辆数最 大，且输入路段上待通过车辆平均数最小。仿真结果表明，交叉口的通行能力显著提高，各输出路段上的车辆平 均数分别增加了 １３．３％、９．７％、９．８％和 ４．３％。 关键词：智能交通系统；交通信号控制；时延赋色 Ｐｅｔｒｉ 网；通行能力；优化 中图分类号：Ｕ４９１．２；ＴＰ３９９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１-３６９５（２０１６）０１-０１９４-０５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１-３６９５．２０１６．０１．０４５ Ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｉｍｅｄ ｃｏｌｏｒｅｄ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔｓ Ａｎ Ｙｉｓｈｅｎｇ，Ｌｅｉ Ｔｉａｎ，Ｙｕａｎ Ｓｈａｏｘｉｎ，Ｚｈａｏ Ｘｉａｎｇｍｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００６４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｌｏｗ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎ ｕｒｂａｎ ｒｏａｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｍｅｅｔ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｆｆｉｃ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｉｍｅｄ ｃｏｌｏｒｅｄ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｕｉｌｔ ｔｈｅ ＴＣＰＮ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｒｏａｄ，ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖａｒｉａｎｔ ｓｉｇｎａｌ ｃｙｃｌｅ，ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｒｏａｄ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ａｃｑｕｉｒｉｎｇ ｂｙ ｔｈｅ ＴＣＰＮ ｍｏｄｅｌ，ａｄｊｕｓｔｅｄ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｅａｃｈ ｐｈｒａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｔｉｍｉｎｇ ｆｏｒｍｕｌａ，ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒ- ｓｅｃｔｉｏｎ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ａｖｅｒａｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｔａｙ ｂｙ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｎ ｉｎｐｕｔ ｒｏａｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｒａｆｆｉｃ ｃａ- ｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｏｕｔｐｕｔ ｓｔｒｅｔｃｈ ｏｆ ｒｏａｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １３．３％， ９．７％，９．８％ ａｎｄ ４．３％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ