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浙江大学学报(工学版)  2022, Vol. 56 Issue (4): 640-648    DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2022.04.002
交通工程、土木工程     
考虑断点成本的长干线分段绿波控制方法
余佳洁1(),季彦婕1,2,3,*(),卜卿4,郑岳标5
1. 东南大学 交通学院,江苏 南京 211189
2. 东南大学 现代城市交通技术协同创新中心和江苏智能交通重点实验室,江苏 南京 211189
3. 东南大学 道路交通工程国家级实验教学示范中心,江苏 南京 211189
4. 莱斯国际(明斯克)信息技术有限公司,白俄罗斯 明斯克 220030
5. 南京莱斯信息技术股份有限公司,中国 南京 210000
Partitioned green-wave control scheme for long arterial considering breakpoint cost
Jia-jie YU1(),Yan-jie JI1,2,3,*(),Qing BU4,Yue-biao ZHENG5
1. School of Transportation, Southeast University, Nanjing 211189, China
2. Jiangsu Province Collaborative Innovation Center of Modern Urban Traffic Technologies and Jiangsu Key Laboratory of Intelligent Transportation, Southeast University, Nanjing 211189, China
3. National Demonstration Center for Experimental Road and Traffic Engineering Education, Southeast University, Nanjing 211189, China
4. Les International (Minsk) Information Technology Limited Company, Minsk 220030, Belarus
5. Nanjing Les International Information Technology Limited Company, Nanjing 210000, China
 全文: PDF(986 KB)   HTML
摘要:

为了解决交叉口数量较多的长干线绿波控制中绿波带宽较小或无可行带宽的问题,在经典双向绿波控制模型算法的基础上,建立考虑断点成本的长干线分段绿波控制算法. 通过0-1状态变量描述各交叉口是否为绿波分段点,根据同一子段内部交叉口与不同子段之间交叉口的带宽关系及绿波传递关系,调整优化求解算法中的带宽约束与整环约束,考虑绿波分段点处的带宽损失,以不含子段首个交叉口带宽的实际长干线带宽总和为优化目标,构建考虑断点成本的长干线分段绿波控制求解算法. 通过算例,对比MAXBAND-81经典模型与所提方法的求解结果. 研究结果表明,相对于MAXBAND-81,利用所提算法能够有效地提高长干线协调控制绿波带宽,提升长干线主路的通行效率;当无法确定分段数限制时,利用所提方法可以在全局范围内求得最优的绿波分段划分方法与长干线最大带宽和.

关键词: 交通工程分段绿波控制混合整数规划干线协调控制MAXBAND模型    
Abstract:

An algorithm was proposed to optimize the subsystems partition method and signal coordination scheme for the long arterial considering breakpoint cost based on the classical signal coordination scheme model in order to prevent the occurrence of few or infeasible bandwidth in a long arterial signal coordination progression. Whether each intersection is a green wave segmentation point was described by a series of binary variables. The bandwidth and loop integer constraints in the algorithm were revised according to the different coordination connection between two intersections which belong to a same subsystem or not. The actual bandwidth sum with the loss at the beginning of each subsystem was taken as the optimization objective by considering the bandwidth loss at the breakpoint between two subsystems. The subsystems partition and signal coordination scheme for long arterial considering breakpoint cost was proposed. Results show that proposed model can effectively increase the subsystem bandwidth and improve the main arterial efficiency by comparing the solutions of MAXBAND-81 with proposed model. The optimal subsystem partition method and the maximum bandwidth sum can be obtained by proposed model in the global scope when the limit number of subsystems cannot be determined before operation.

Key words: traffic engineering    partitioned green-wave control    mixed integer program    arterial signal coordination scheme    MAXBAND
收稿日期: 2021-05-20 出版日期: 2022-04-24
CLC:  U 491  
基金资助: 国家重点研发计划-政府间国际科技创新合作资助项目(2018YFE0120100)
通讯作者: 季彦婕     E-mail: jiajieyu@seu.edu.cn;jiyanjie@seu.edu.cn
作者简介: 余佳洁(1996—),女,博士生,从事交通信号控制的研究. orcid.org/0000-0003-4952-5185. E-mail: jiajieyu@seu.edu.cn
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作者相关文章  
余佳洁
季彦婕
卜卿
郑岳标

引用本文:

余佳洁,季彦婕,卜卿,郑岳标. 考虑断点成本的长干线分段绿波控制方法[J]. 浙江大学学报(工学版), 2022, 56(4): 640-648.

Jia-jie YU,Yan-jie JI,Qing BU,Yue-biao ZHENG. Partitioned green-wave control scheme for long arterial considering breakpoint cost. Journal of ZheJiang University (Engineering Science), 2022, 56(4): 640-648.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/eng/CN/10.3785/j.issn.1008-973X.2022.04.002        https://www.zjujournals.com/eng/CN/Y2022/V56/I4/640

图 1  绿波控制对比时空图
图 2  长干线划分示意图
图 3  绿波控制的时空示意图
交叉口编号 东进口流量/(pcu·h?1) 西进口流量/( pcu·h?1) 南进口流量/( pcu·h?1) 北进口流量/( pcu·h?1)
左转 直行 右转 左转 直行 右转 左转 直行 右转 左转 直行 右转
1 147 2523 297 30 534 63 60 1029 120 96 807 48
2 138 2328 273 30 519 60 72 1200 141 75 645 39
3 126 2163 255 30 489 57 57 945 111 129 1101 66
4 120 2 043 240 27 438 51 78 1332 156 120 1014 60
5 117 1 971 231 24 423 51 51 870 102 84 705 42
6 108 1 833 216 24 408 48 45 750 87 90 771 45
7 102 1710 201 24 393 45 42 690 81 93 798 48
8 93 1602 189 24 390 45 36 636 75 69 582 33
9 87 1482 174 21 381 45 33 579 69 87 729 42
10 81 1392 165 24 384 45 33 537 63 72 600 36
11 75 1296 153 24 396 48 30 492 57 51 423 24
12 69 1194 141 24 411 48 27 450 54 57 489 30
13 66 1110 129 24 417 48 36 621 72 63 528 30
14 63 1056 123 24 420 48 33 585 69 72 609 36
15 60 1017 120 24 423 51 33 558 66 78 654 39
16 57 987 117 27 453 54 27 450 54 36 312 18
17 54 915 108 30 486 57 24 414 48 45 369 21
18 51 855 102 30 516 60 36 594 69 42 354 21
19 48 822 96 33 561 66 30 519 60 30 249 15
20 45 777 90 36 612 72 24 414 48 48 399 24
表 1  长干线交叉口流量表
图 4  长干线交叉口分布
图 5  交叉口车道划分图
交叉口序号 MAXBAND-81 M2(c = 5)
周期时长/s 相位差/周期 带宽/周期 周期时长/s 相位差/周期 子段编号 带宽/周期
1 150 0.26+0.18 80 1 0.51+0.29
2 150 0.05 0.26+0.18 80 0.05 1 0.51+0.29
3 150 0.01 0.26+0.18 80 0.08 1 0.51+0.29
4 150 0.99 0.26+0.18 80 0.16 1 0.51+0.29
5 150 0.90 0.26+0.18 80 0.14 1 0.51+0.29
6 150 0.08 0.26+0.18 80 0.38 2 0.59+0.28
7 150 0.49 0.26+0.18 80 0.55 2 0.59+0.28
8 150 0.37 0.26+0.18 80 0.72 3 0.58+0.19
9 150 0.67 0.26+0.18 80 0.77 3 0.58+0.19
10 150 0.55 0.26+0.18 80 0.88 3 0.58+0.19
11 150 0.99 0.26+0.18 80 0.91 3 0.58+0.19
12 150 0.84 0.26+0.18 80 0.14 4 0.51+0.30
13 150 0.95 0.26+0.18 80 0.20 4 0.51+0.30
14 150 0.19 0.26+0.18 80 0.19 4 0.51+0.30
15 150 0.13 0.26+0.18 80 0.27 4 0.51+0.30
16 150 0.99 0.26+0.18 80 0.28 4 0.51+0.30
17 150 0.05 0.26+0.18 80 0.25 4 0.51+0.30
18 150 0.55 0.26+0.18 80 0.53 5 0.49+0.08
19 150 0.49 0.26+0.18 80 0.68 5 0.49+0.08
20 150 0.52 0.26+0.18 80 0.70 5 0.49+0.08
表 2  MAXBAND-81及M2求解结果
图 6  模型结果对比时空图
交叉口序号
c = 4 c = 6 c = 10
周期时长/s 子段编号 带宽/周期 周期时长/s 子段编号 带宽/周期 周期时长/s 子段编号 带宽/周期
1 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29
2 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29
3 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29
4 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29
5 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29 150 1 0.51+0.29
6 150 2 0.56+0 150 2 0.59+0.28 150 2 0.59+0.28
7 150 2 0.56+0 150 2 0.59+0.28 150 2 0.59+0.28
8 150 2 0.56+0 150 3 0.58+0.19 150 3 0.58+0.19
9 150 2 0.56+0 150 3 0.58+0.19 150 3 0.58+0.19
10 150 2 0.56+0 150 3 0.58+0.19 150 3 0.58+0.19
11 150 2 0.56+0 150 3 0.58+0.19 150 3 0.58+0.19
12 150 3 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30
13 150 3 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30
14 150 3 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30
15 150 3 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30
16 150 3 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30
17 150 3 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30 150 4 0.51+0.30
18 150 4 0.49+0.08 150 5 0.49+0.08 150 5 0.49+0.08
19 150 4 0.49+0.08 150 5 0.49+0.08 150 5 0.49+0.08
20 150 4 0.49+0.08 150 5 0.49+0.08 150 5 0.49+0.08
表 3  不同c取值下M2求解结果
控制模型 vavg/(km·h?1) ttr/s D/(104 s)
MAXBAND 29.51 1287.02 47.13
分段绿波 31.47 1095.99 33.39
表 4  主路交通运行指标
图 7  主路各路段交通运行指标的对比图
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