考虑信号灯作用的交通流模型.doc
《考虑信号灯作用的交通流模型.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《考虑信号灯作用的交通流模型.doc(6页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、精品论文考虑信号灯作用的交通流模型张立东1,张萌萌1,朱文兴2(1. 山东交通学院 交通与物流工程学院,山东 济南,250023;52. 山东大学控制科学与工程学院,山东 济南,250061)摘要:为解决常规微观交通流模型在描述与信号灯作用方面的不足,结合元胞自动机模型和 跟驰模型的优点,建立了新的元胞跟驰交通流模型,该模型在建立信号灯作用函数的基础上,分别建立了交通队列中的头车和跟驰车在路段和路口上的运动模型在路段上,设立大粒度10的速度变化阈值区间,在每一阈值区间,设定最大行驶速度,车辆围绕该速度进行跟驰运动在 路口,当车辆以头车到达停车线位置时,根据信号灯状态决策继续行驶或停车;若非头车
2、,则继续跟驰运动大量仿真实验验证了该模型的有效性和正确性关键词:交通流模型;元胞自动机模型; 跟驰模型;信号控制路口;交通仿真中图分类号:TP39 U49115Traffic flow model with traffic signal impactZHANG Lidong1, ZHANG Mengmeng1, ZHU Wenxing2(1. Department of Jiaotong and Wuliu,Shandong Jiaotong College,Jinan Shandong,250023 China;2. Department of control science and eng
3、ineering, Shandong University,Jinan20Shandong,250061,China)Abstract: The traditional microscopic traffic flow model can not describe the interaction between car and traffic signal lights, while putting more emphasis on the interaction among cars Inconsideration of this factor, a cellular automaton c
4、ombined with car following model is presented, in which a car changes its speed according to its headway by integer timesOn the study of traffic25signal function, the model of leading car and following car at road and cross was presented respectivelyAt road segment, to set large distance threshold i
5、ntervals with a defined maximum velocity, which defines a cars velocity wave trendApproaching cross, when a car reaches the stop line as a leading car, the signal state decides its next movement If it is a following car, it obeys following rulesAt last, many simulations results prove the models feas
6、ibility and30correctnessKey words: traffic flow theory; cellular automation model; car-following model; signalized control cross; traffic simulation0引言35交通流模型是分析交通流特性,实现交通流预测、控制的基础交通流模型一般分分为 宏观交通流模型、中观交通流模型和微观交通流模型1,其中微观交通流模型更利于从微观 角度探讨交通流的动态变化特性,而成为研究的重点方向之一,在元胞自动机模型和跟驰模 型方面有大量的成果2-7从城市交通特点入手,信号灯对交
7、通流的影响是一重要因素,针 对这一具体的物理现象,张萌萌等建立了开放性边界的一维元胞自动机模型,以模拟主干路40协调控制系统交通流3张剑等人提出描述交通灯控制下城市道路交通流动力学演化过程的 元胞自动机模型,研究得出交通灯对于路段上车辆的影响具有全局性4祝会兵等人考虑了司机和车辆的敏感系数,改进了 NaSch 模型,研究了信号灯控制下的交通流特性 5唐铁桥基金项目:国家自然科学基金(61174175);中国博士后科学基金(20100481265); 山东省博士后创新项目 专项基金(201102025);山东省自然科学基金(Y2008G34)作者简介:张立东(1979-),男,副教授,主要研究方
8、向:智能交通,交通流建模. E-mail:- 6 -等人改进了现有跟驰模型,提出了一个考虑信号灯影响的交通流模型6等 前人的研究虽然在信号灯作用下的交通流建模方面奠定了基础,但前述模型尚无完全反45应车辆在信号灯不同灯色下的运动特性以及信号灯与车辆间的相互作用,因此在刻画城市道 路交通流模型细节方面尚存在不足因此,提出考虑信号灯作用的交通流模型的建模思路,并进行仿真验证1建立模型给出典型交通信号控制路口如下图 1 所示501.1变量预设图 1 典型信控路口示意图Fig.1 A typical signalized cross设分析对象车辆为第 n + 1辆车和第 n 辆车,设第 n 辆车的速度
9、为 vn (t) ,位置为 xn (t) ,55第 n + 1 辆 车 的 速 度 为 vn+1(t) , 位 置 为 xn+1(t) , 则 两 车 之 间 的 实 时 车 头 间 距 为Dxn (t) = xn+1(t) - xn (t) - L , L 为标准小客车当量长度当前信号灯所在位置为 X s i g n a l,颜 色状态函数为 s(t) 车辆间相互作用的车头间距最大值为 X max ,将此最大车头间距 X max 划 分为 M 个分段区间,设定各个区间最大行驶速度Vi max (i = 1,2,K, M ) ,车辆根据运动的实时 位置判断车速的改变;车辆行驶允许的最小车头间距
10、为 Hmin ,路段运行最大行驶速度为60ViR (i = 1, 2,L, A) ,i 为路段编号,A 为路段总数路口运行允许最大速度为VjC ( j = 1, 2,L, B) ,j 为路口编号, B 为路口总数;路口停车线位置为 Xis (i = 1, 2,L, A) ,各符号与路段符号含义 相同信号灯影响范围距离信号灯所在的路口 Ls Km;道路长度为 Lroad km,停车线距离路口 Lstop km1.2信号灯作用函数65给出信号灯作用下的车辆行驶速度泛函数,v(t + Dt) = F (s(t), Dxn (t), v(t), p(t)(1)其中,s(t) 为信号灯状态函数,设当前路
11、口信号灯划分为 P 个相位,其满足分段阶跃函数,1; t %T TGs(t ) = 0; t %T TR(2)式(2)中 TG 为当前路口绿灯相位; TR 为当前路口红灯相位; T 为路口信号周期,且满足:TG + TR = T ;t%T 表示取余操作,表示信号状态的周期性变化Dxn (t) 为 t 时刻车头间距,若70车辆当前行驶在第 n 个车头间距区间,则 Dxn (t) 满足式(3)条件,X max (n - 1) Dx(t) X max n(3)M n Mv(t) 为车辆当前速度, 单位 km/h; Dt 为仿真时间步,单位秒(s); p(t ) 为车辆在路段上距离 起始路口的距离,单
12、位 Km1.3路段头车运动函数751.3.1路段运动模型设车辆 n 以速度 vn (t) 在路段 p 上处于队列的头车位置,路段允许的最大行驶速度为Vp max , 车辆加速度 ai (t) ,则经时间 DT 后,速度变化公式如下,vn (t + DT ) min(vn (t) + ai (t) DT ,VpR max )s.t. p(t) Lroad - Ls80其中, ai (t) 为车辆在第 i 个区间的加速度值(4)1.3.2渠化区到停车线运动模型队列头车进入渠化区时,司机将根据路口信号灯的颜色状态(红灯或黄灯停止,绿灯通行)决 策运动行为,此时加速度为 a j (t ) ,运动方程为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 考虑 信号灯 作用 通流 模型
链接地址:https://www.31doc.com/p-3626478.html