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城市道路交通信号实时遗传算法的优化控制
陆志猛,张伟强,阮日升
中北大学机械工程与自动化学院,太原(030051)
E-mail: lu-zm@163.com
摘 要:本文设计实时优化的配置方案对道路畅通的应急决策管理具有重要意义。本文在分
析交通控制基本理论的基础上,根据交叉口的实际情况并考虑信号灯的转换与车辆的启动损
失时间,采用四相位对称式放行方案,以车辆在道口的总等待时间最短为目标建立起基于遗
传算法的多个交叉口的面控制数学模型。本文利用 MATLAB 编程实时产生了基于泊松分布
的交通流序列,并且为提高模型效率,使建立的模型更具有实用性,我们用 VB 可视化编程
软件制作了一个简易的道路交通信号实时遗传算法演示平台。本文通过对模型的实时优化、
算法计算和仿真,获得了在交通信号实时遗传算法的优化控制下的优化参数。
关键词:多目标优化,遗传算法,交叉路口,交通控制优化
中图分类号: TP202.7
1. 引 言
城市道路交通信号控制问题是城市交通管理的基本问题之一,解决好道路交通信号控制
问题是提高城市交通质量的关键。以往道路交通信号控制都是采用定时控制系统,实时性不
强,容易交通阻塞和造成交通事故。据调查,车辆在通过交叉口时,由于信号控制及其它因
素干扰,将产生很大的延误,延误时间约占整个行程时间的 31%,而在这 31%中有 60%是信
号因素引起的。约有 59%的交通事故发生在交叉口地带,居所有交通事故类型的首位
[1]
。针
对以上情况,迫切需要一种切实可行的实时控制系统来解决交通信号实时控制问题。
2. 建立模型
2.1 模型假设
(1)非机动车流和行人根据直行交通信号通行,其干扰忽略不计。直行相位最小绿灯时
间保证行人和非机动车辆能够安全通过交叉口。
(2)交叉口信号黄灯间隔时间为 3 秒。
(3)交叉口各车流分为左转、直行和右转三股车流,右转车辆不受色灯信号控制,直接
放行。
(4)每个信号相位开始时由车辆启动引起的绿灯损失时间大体固定且相等。
(5)在确定的某一时段内,交通流量服从泊松分布,交叉口信号在该时段的控制参数保
持不变,从而实现区域协调控制。
2.2 符号说明
i 为相位序号,取值为 1,2,3,4,分别表示交叉口一个周期内的第 1,第 2,第 3,
第 4 相位;
j 为方向序号,取值为 1,2,3,4,分别表示交叉口入口东、南、西、北方向;
k 为车道序号,取值 1,2,3,分别表示交叉口每个入口的左行、直行、右行车道;
i
t 为交叉口各个相位的配时
)4,3,2,1(
i
;
ijk
q 表示第 i 个相位、第 j 个方向、第 k 个车道的车辆到达率;
1
s 一个周期内第 i 个相位、第 j 个方向、第 k 个车道的到达的车辆数;