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基于CTM的交通信号多目标优化方法

杨东霞 巨永锋

杨东霞, 巨永锋. 基于CTM的交通信号多目标优化方法[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(3): 105-111. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.03.018
引用本文: 杨东霞, 巨永锋. 基于CTM的交通信号多目标优化方法[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(3): 105-111. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.03.018
YANG Dong-xia, JU Yong-feng. Multi-objective optimization method of traffic signal based on CTM[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(3): 105-111. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.03.018
Citation: YANG Dong-xia, JU Yong-feng. Multi-objective optimization method of traffic signal based on CTM[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(3): 105-111. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.03.018

基于CTM的交通信号多目标优化方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.03.018
基金项目: 

国家自然科学基金项目 60804049

详细信息
    作者简介:

    杨东霞(1971-), 女, 陕西榆林人, 长安大学讲师, 工学博士研究生, 从事交通信息工程与控制研究

    巨永锋(1962-), 男, 陕西周至人, 长安大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U491.51

Multi-objective optimization method of traffic signal based on CTM

More Information
    Author Bio:

    YANG Dong-xia(1971-), female, lecturer, doctoral student, +86-29-82336551, dxyang@chd.edu.cn

    JU Yong-feng(1962-), male, professor, PhD, +86-29-82334555, yfju@chd.edu.cn

  • 摘要: 研究了城市交通信号的控制与优化问题, 以整个网络延误、油耗以及路网机动车尾气排放量为优化目标, 推导了基于元胞传输模型的网络延误、油耗以及路网机动车尾气排放量计算公式, 建立了一种基于元胞传输模型的城市交通信号控制的多目标优化方法, 并利用多目标遗传算法进行了优化求解。仿真结果表明: 应用此方法在轻度、中度、重度交通流状况下形成了绿波带, 可以实现对交通信号的协调控制, 同时实现了对路口交通信号的优化设置。

     

  • 图  1  CTM中f-k的关系

    Figure  1.  Relationship between f and k in CTM

    图  2  交通网络

    Figure  2.  Traffic network

    图  3  轻度交通流仿真结果

    Figure  3.  Simulation result under mild traffic flow

    图  4  中度交通流仿真结果

    Figure  4.  Simulation result under moderate traffic flow

    图  5  重度交通流仿真结果

    Figure  5.  Simulation result under heavy traffic flow

    表  1  初始参数

    Table  1.   Initial parameters

    自由流速度/ (km·h-1) 48
    反向传播速度/ (km·h-1) 48
    拥挤密度/ (pcu·km-1) 124
    饱和流量/ (pcu·h-1) 1 800
    时间步/s 10
    信号周期时间/s 40
    最小绿灯或红灯时间/s 10
    最大绿灯或红灯时间/s 30
    建模时间范围/s 0~240
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    表  2  三种方案的动态装载

    Table  2.   Dynamic loads of three scenarios

    方案 网络初始状态 装载持续时间/s 需求/ (pcu·h-1)
    路段1 路段4 路段6
    轻度 空网络 10~240 720 360 360
    中度 具有1/4拥挤密度 10~240 1 080 360 360
    重度 具有拥挤密度 10~120 1 800 360 360
    130~240 0 0 0
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    表  3  轻度交通流信号配置方案

    Table  3.   Signal optimization project under mild traffic flow

    时间步 车辆数/pcu 路口A信号设置 车辆数/pcu 路口B信号设置 车辆数/pcu
    元胞(1, 1) 元胞(1, 2) 元胞(1, 3) 元胞(2, 1) 元胞(2, 2) 元胞(2, 3) 元胞(3, 1)
    1 48 ×× ××
    2 46 2 ×× --
    3 44 2 2 -- --
    4 42 2 2 -- 2 --
    5 40 2 2 ×× 2 2 ××
    6 38 2 4 ×× 2 2 --
    7 36 2 6 -- 2 -- 2
    8 34 2 3 -- 5 ×× 4
    9 32 2 2 ×× 3 5 ×× 4
    10 30 2 4 ×× 3 5 -- 4
    11 28 2 6 -- 3 -- 9
    12 26 2 3 -- 5 ×× 12
    13 24 2 2 ×× 3 5 ×× 12
    14 22 2 4 ×× 3 5 -- 12
    15 20 2 6 -- 3 -- 17
    16 18 2 3 -- 5 ×× 20
    17 16 2 2 ×× 3 5 ×× 20
    18 14 2 4 ×× 3 5 -- 20
    19 12 2 6 -- 3 -- 25
    20 10 2 3 -- 5 ×× 28
    21 8 2 2 -- 3 5 ×× 28
    22 6 2 2 ×× 2 3 5 -- 28
    23 4 2 4 -- 2 3 -- 33
    24 2 2 -- 4 2 -- 36
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    表  4  中度交通流信号配置方案

    Table  4.   Signal optimization project under moderate traffic flow

    时间步 车辆数/pcu 路口A信号设置 车辆数/pcu 路口B信号设置 车辆数/pcu
    元胞(1, 1) 元胞(1, 2) 元胞(1, 3) 元胞(2, 1) 元胞(2, 2) 元胞(2, 3) 元胞(3, 1)
    1 72 4 4 ×× 4 4 4 ××
    2 69 3 8 ×× 4 8 ××
    3 66 3 11 ×× 12 --
    4 63 3 14 -- 7 -- 5
    5 60 3 12 -- 5 2 ×× 10
    6 57 3 10 -- 5 5 2 ×× 10
    7 54 3 8 ×× 5 5 7 -- 10
    8 51 3 11 -- 5 7 -- 15
    9 48 3 9 -- 5 7 -- 20
    10 45 3 7 -- 5 5 2 ×× 25
    11 42 3 5 ×× 5 5 7 -- 25
    12 39 3 8 -- 5 7 -- 30
    13 36 3 6 -- 5 7 -- 35
    14 33 3 4 -- 5 5 2 ×× 40
    15 30 3 3 ×× 4 5 7 -- 40
    16 27 3 6 -- 4 7 -- 45
    17 24 3 4 -- 5 6 -- 50
    18 21 3 3 -- 4 5 1 ×× 55
    19 18 3 3 ×× 3 4 6 -- 55
    20 15 3 6 -- 3 5 -- 60
    21 12 3 4 -- 5 3 -- 65
    22 9 3 3 -- 4 5 ×× 68
    23 6 3 3 ×× 3 4 5 -- 68
    24 3 3 6 -- 3 4 -- 73
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    表  5  重度交通流信号配置方案

    Table  5.   Signal optimization project under heavy traffic flow

    时间步 车辆数/pcu 路口A信号设置 车辆数/pcu 路口B信号设置 车辆数/pcu
    元胞(1, 1) 元胞(1, 2) 元胞(1, 3) 元胞(2, 1) 元胞(2, 2) 元胞(2, 3) 元胞(3, 1)
    1 60 17 17 ×× 17 17 17 ××
    2 60 17 17 ×× 17 17 17 ××
    3 60 17 17 ×× 17 17 17 --
    4 60 17 17 -- 17 17 12 -- 5
    5 60 17 17 ×× 17 12 12 ×× 10
    6 60 17 17 ×× 12 12 17 ×× 10
    7 60 17 17 ×× 7 17 17 -- 10
    8 60 17 17 -- 7 17 12 -- 15
    9 60 17 12 ×× 12 12 12 -- 20
    10 60 12 17 ×× 7 12 12 ×× 25
    11 55 17 17 ×× 2 12 17 -- 25
    12 55 17 17 -- 14 12 -- 30
    13 55 17 12 ×× 5 9 12 ×× 35
    14 55 12 17 ×× 9 17 ×× 35
    15 50 17 17 ×× 9 17 -- 35
    16 50 17 17 -- 9 12 -- 40
    17 50 17 12 -- 5 4 12 -- 45
    18 50 12 12 ×× 5 5 11 ×× 50
    19 45 12 17 ×× 5 16 -- 50
    20 40 17 17 -- 4 12 -- 55
    21 40 17 12 -- 5 0 11 -- 60
    22 40 12 12 -- 5 5 6 ×× 65
    23 35 12 12 ×× 5 5 11 -- 65
    24 30 12 17 -- 5 11 -- 70
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2011-01-18
  • 刊出日期:  2011-06-25

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