基本信息
- 項目名稱：
- 基于GPS的城市干道公交優(yōu)先信號控制算法改進研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 基于GPS獲得的公交車實時數據將單交叉口公交優(yōu)先控制原則應用于城市主干道的協(xié)調理論并以石家莊裕華路與育才街交叉口為實例研究，建立了雙目標信號配時優(yōu)化模型。該模型以平均延誤時間最短，停車次數最少為目標，以綠信比、相位差為約束條件，對定時信號配時參數進行優(yōu)化，采用Matlab進行求解，并用Vissim進行模擬仿真，得到優(yōu)化結果，通過綠燈延長和紅燈早斷兩種公交優(yōu)先信號的控制策略使公交車優(yōu)先通過。
- 詳細介紹：
- 近年來，針對公交優(yōu)先信號控制技術，國內外諸多學者做了很多研究工作，提出了不同優(yōu)化目標的被動公交優(yōu)先控制算法和主動公交優(yōu)先控制算法，但大多是針對單交叉口。隨著科學技術的進步，現(xiàn)在使用的GPS車輛定位系統(tǒng)已經能夠記錄車輛在交叉口間采集點的位置信息和速度信息，如果采集周期時間滿足要求（≤1s），則可認為實時得到車輛的行駛軌跡。為了實現(xiàn)城市干道公交優(yōu)先信號控制，基于GPS獲得的公交車實時數據將單交叉口公交優(yōu)先控制原則應用于城市主干道的協(xié)調理論并以石家莊裕華路與育才街交叉口為實例進行研究，建立了雙目標信號配時優(yōu)化模型。該模型以平均延誤時間最短，停車次數最少為目標，以綠信比、相位差為約束條件，對定時信號配時參數進行優(yōu)化，采用Matlab進行求解，并用Vissim進行模擬仿真，得到優(yōu)化結果，通過綠燈延長和紅燈早斷兩種公交優(yōu)先信號的控制策略使公交車優(yōu)先通過。結果表明在相位差設置為95s,交叉口A綠燈延長5s，紅燈早斷3s，交叉口B綠燈延長6s，紅燈早斷4s時，平均延誤時間和停車次數達到最優(yōu)，分別為30.7s，停車次數為2.78次，相比未實行公交優(yōu)先信號策略，人均延誤減少15.4%。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本文基于GPS獲得的每輛公交車實時數據將單交叉口公交優(yōu)先控制原則應用于城市主干道的協(xié)調理論研究，以人均延誤和停車次數為評價指標，采用雙目標優(yōu)化方法對干道相位差和綠信比進行優(yōu)化
科學性、先進性及獨特之處
- 本研究針對中國城市交通的特殊情況，以GPS技術、計算機技術等新技術的推廣和應用為契機，研究新新形勢下的改進理論與方法，以平均延誤時間和停車次數為目標，以綠信比、相位差為約束條件，對定時信號配時參數進行優(yōu)化，實現(xiàn)主干道公交優(yōu)先控制，對進一步促進提高城市交通結構的優(yōu)化，提高交通系統(tǒng)運行效率具有較強的理論意義和實際價值。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本文的最大著眼點在于社會效益。研究結果可推廣到全國各大城市，根據國家公安部的要求，截止2008年100萬以上人口的城市全部實現(xiàn)對主要干道的“線控”以及主要區(qū)域的“面控”，可見全國各地對先進的交通控制方法有著巨大的需求。以每年應用該研究成果有10個城市，每個城市應用于1條具有10個交叉口的城市干道進行估算，每年可節(jié)約人們出行時間約16000萬小時，每小時按社會價值5元計算，可產生經濟效益8.5億元。
學術論文摘要
- 為了實現(xiàn)城市干道公交優(yōu)先信號控制，基于GPS實時數據采取信號優(yōu)先控制策略，建立了雙目標信號配時優(yōu)化模型。該模型以平均延誤時間最短，停車次數最少為目標，以綠信比、相位差為約束條件，對定時信號配時參數進行優(yōu)化，并利用matlab計算軟件和vissim仿真平臺進行求解和模擬。結果表明在相位差設置為95s,交叉口A綠燈延長5s，紅燈早斷3s，交叉口B綠燈延長6s，紅燈早斷4s時，平均延誤時間和停車次數達到最優(yōu)，分別為30.7s，停車次數為2.78次，相比未實行公交優(yōu)先信號策略，人均延誤減少15.4%。
獲獎情況
- 該作品獲得石家莊鐵道大學第四屆交通科技大賽二等獎。
鑒定結果
- 屬實
參考文獻
- 【1】查偉雄，王世彬.城市交通混合流非飽和狀態(tài)下阻抗函數研究 .公路交通科技，2010,27（9）：100-104. 【2】王正武，夏利民，羅大庸.單交叉口自適應公交優(yōu)先控制 .中國公路學報，2010, 23（4）：84-90. 【3】楊遠舟，毛保華，張建鵬等.基于元胞自動機模型的快速公交優(yōu)先信號仿真研究 .中國公路學報，2010,23(5):90-95. 【4】呂斌，?；菝?隨機條件下單點交叉口綠燈時間計算方法研究 .公路交通科技，2010,27(2):108-113. 【5】張萌萌，賈磊，鄒難，周麗.單點交叉口魯棒優(yōu)化信號配時研究 .公路交通科技，2011,28(1):107-111. 【6】胡毓達.實用多目標最優(yōu)化 .上海：上?？茖W技術出版社，1990:41-42,56-57 【7】劉紅紅，王鑫鑰，楊兆升等.城市公共交通優(yōu)先的信號控制策略 .公路交通科技，2004，21(5):121-124. 【8】 曹成海，裴玉龍.城市交叉口公交優(yōu)先信號協(xié)調模式探討 .農業(yè)裝備與車輛工程，2006,10:22-28. 【9】馮巖，裴玉龍，曹成海等.混合交通條件下單點公交優(yōu)先信號配時研究 .哈爾濱工業(yè)大學學報，2007,39(2):296-298. 【10】全永燊.城市交通控制 .北京，人民交通出版社，1987 【11】李鳳.公交優(yōu)先信號協(xié)調控制理論與方法研究，2009.6
同類課題研究水平概述
- 近年來，針對公交優(yōu)先信號控制技術，國內外諸多學者做了很多研究工作?，F(xiàn)有公交優(yōu)先信號控制方法主要有三種：(1)主動優(yōu)先：采用提前啟亮、綠燈延長或增添相位等方法調整原有信號配時參數實現(xiàn)公交優(yōu)先；(2)被動優(yōu)先：建立公交優(yōu)先的控制目標優(yōu)化模型，優(yōu)化信號配時參數實現(xiàn)公交優(yōu)先；(3)自適應優(yōu)先：動態(tài)調整信號參數，使公交車優(yōu)先的同時盡量優(yōu)化整個系統(tǒng)的性能指標。國外公交優(yōu)先信號控制研究主要以公交準點為控制核心，建立基于人均延誤的信號配時優(yōu)化模型或者提出單輛公交車輛優(yōu)先下的綠燈時間調整算法。國內學者在國外基礎上，重點研究了單點公交優(yōu)先信號配時優(yōu)化方法、信號配時方案的實調整方法。公交優(yōu)先信號協(xié)調控制研究中，進行了初步探討。劉紅紅等人跟進公交優(yōu)先信號控制策略，建立最小綠燈持續(xù)時間估計模型，以上下游交叉口綠燈時間的匹配狀態(tài)為依據，確定綠燈時間和控制決策[7]。裴玉龍等人以交叉口人均延誤最小為目標，設計了單點被動公交優(yōu)先信號配時優(yōu)化方法；根據公交車運行特性，在單點配時模型基礎上建立了定時式相鄰兩交叉口的公交優(yōu)先信號協(xié)調控制模型[8,9]。李鳳重點研究了公交優(yōu)先信號協(xié)調控制理論和方法，通過主動式公交信號控制和被動式公交信號控制方式，在社會車流通暢運行條件下，使公交車優(yōu)先通過交叉口。
