关于交叉路口灯控设置判据的研究.docxVIP

文章编号:100124098(2001)0220042206Ξ关于交叉路口灯控设置判据的研究刘小明,王桂珠,贺国光(天津大学电力能源及自动化工程学院,天津300072)摘要:基于自组织理论中的役使原理,找出交通流系统中的序参量,通过在交通流仿真系统中进行仿真,得出了以序参量为基础的交叉路口灯控设置判据,并对序参量在交叉路口灯控设置判据中所起的重要作用进行分析,进一步论证用自组织理论进行交通流研究的可行性。关键词:自组织;序参量;饱和度;冲突点中图分类号:U491文献标识码:A在城市交通系统中设置信号灯的目的是希望交通能够安全和畅通,但信号灯设置不当会造成车辆延误与交通事故,因此,对于交叉口是否设置灯控的判据问题的研究也是交通管理与控制研究中不可或缺的一部分。涉及到交叉口确定改为信号控制的判据这一问题时,我国目前尚未制定是否设置灯控的依据,而文献1中的做法一般是根据总流量的大小来制定判据,这些判椐存在明显的缺点:首先以总流量作为判据的标准是不合适的,没有涉及到交叉口各股车流量的比例对判据的影响,很显然不符合交叉口主次道路流量差距较大的交叉口;其次,判据中采用的性能指标单一,不能适应不同的情况。文献3通过对非信号灯交叉口通行能力算法的研究对判据进行了初步的探索,提出了以饱和度作为制定改为信号控制判据的主要指标。但没有指出以饱和度作为判据的指标的理论依据以及具体方法。本文运用自组织理论中的役使原理,寻找序参量和采用适当的性能指标,通过在交通流微观仿真软件系统中进行仿真,进而对仿真结果进行分析,来对设置灯控判据进行全面的论证。1序参量的确定交通流中存在序参量和役使现象。众所周知,当车辆行驶在一条拥挤的道路上时,每个驾驶员都置身于一个巨大的自组织系统中而不能随心所欲,在此系统中车流起到序参量的作用,而每个驾驶员个体都受这一序参量的支配。有经验的警察也会集中精力重点控制“车流”这一序参量的变化,而不可能面面俱到地对每个个体进行控制。序参量是指在系统的众多参量中起决定作用的参量,运用自组织理论中的役使原理来解决交通流问题时,首先要找到序参量,为了保证判据的普遍性,所找到的序参量应该是一个相对量,上述所说的序参量“车流”是一个相对笼统的概念,我们的目标是找到比较具体的序参量,以便应用于具体的交通流管控研究。描述车流的参量主要有车流密度、车流的平均速度、车流流量、车间时距以及路段车流饱和度等,在这些变量中,只Ξ收稿日期:2000212211作者简介:刘小明(19742),男,天津大学自动化学院研究生;王桂珠(19452),女,天津大学自动化学院教授。第2期刘小明,王桂珠等:关于交叉路口灯控设置判据的研究43有路段车流饱和度是一个相对量,而且饱和度对于诸如车流密度、车流平均速度、车流流量等其它变量均起到决定作用,即当车流饱和度发生变化后,相应的车流密度、车流平均速度、车流流量等变量也随之发生变化,且当饱和度达到某个临界值时,车流平均速度等变量的大小将发生突变,这与序参量的“临界慢化”特性是一致的,饱和度相对于这些变量来说是慢变量,因此应当取路段车流饱和度作为序参量。基于自组织理论中序参量对其它参量的决定作用这一特点,只需对序参量进行控制即可。因而在寻找判据过程中,本文将以序参量——饱和度为基础,通过分析饱和度变化对仿真结果的影响,得出最终的判据。2仿真模型的描述2.1交叉路口模型交叉路口模型如图1所示,为了使模型具有代表性,这里采用双直行车道,并设有左转车道和右转车道。图1由于存在着自由转换车道以及插车现象,在一段时间以后,两条并排同向直行车道的饱和度将趋于一致。于是可以设:路段1的直行车道的车流饱和度为F1路段2的直行车道的车流饱和度为F2路段3的直行车道的车流饱和度为F3路段4的直行车道的车流饱和度为F4路段1中左转车流所占的比例为Κ1路段2中左转车流所占的比例为Κ2路段3中左转车流所占的比例为Κ3路段4中左转车流所占的比例为Κ4a,b为对向车流饱和度比例,是可变系数,a=F1?F4,b=F2?F3,这里设a1,b1。?1994-2015ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.系统工程2001年442.2参数设定在模型里,将连接两个交叉口的双向道路根据车流行驶方向的不同分别称做两个路段。(1)检测器位置的设定如图1所示,把检测器设在该交叉口对应的车辆驶入的路段,具体位置如下:在距停车线10米、100米处各有一检测器,在距该路段的入口处10米有一检测器。这样的设定是为了检测进出口车流量、停车数以及通过交叉口的车辆数等必要数据。(2)车辆类型比例的设定根据大多数路段上车辆的比例情况,1,2,3,4各路段的车型所占比例为:大型车=0.2中型车=0.3小型车=0.