信号协调控制（精选七篇）
信号协调控制 篇1
城市交通系统是1个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统,其数学模型的建立非常困难,有时甚至无法用现有的数学方法来描述,经典控制方法很难取得满意的控制效果。然而智能控制的出现为解决这类控制难题提供了一些新的思路,它是1种具有学习、抽样、推理、决策等功能,并能根据环境的变化做出适当反应的控制技术,其中模糊神经网络是1种结合了模糊逻辑推理的结构性知识表达能力与神经网络的自学习能力的新技术。一般来讲,模糊神经网络主要是指利用神经网络结构来实现模糊逻辑推理,从而使传统神经网络没有明确物理含义的权值被赋予了模糊逻辑中推理参数的物理含义。而基于某些控制规则的模糊控制,具有较强的实时性、鲁棒性和独立性,设计简单实用,便于结合人的思维与经验,为城市交叉口干道信号协调控制提供了1条切实可行的途径[1]。
针对以上存在的问题,文献[4]采用模糊控制方法对干道上各交叉口的绿信比和相位差进行优化;文献[5]提出了单交叉口两级模糊控制的方法;文献[6]利用大系统的分解-协调思想、模糊理论和神经网络技术来进行城市交通干线的实时协调控制;文献[7]提出基于多智能体控制思路和模糊推理的实时控制方法;文献[8]综合考虑多个干道信号协调控制影响因素,利用模糊推理的方法对控制方案进行优化;文献[9]则利用模糊控制的思想对单交叉口的车辆运行状况进行仿真分析。然而,上述方法都未能就影响干道信号协调控制效果的基本要素即相位差进行全面分析,导致算法实际运行效果与仿真分析结果间有着一定的差距。
本文采用智能控制算法中的模糊控制方法和BP神经网络对城市干道交通信号进行协调控制[2,3],系统的实时性和控制精度都得到了保证,给出具体的交通信号优化控制方案,最后使用微观交通仿真软件Vissim进行了仿真。
1 问题描述
设一干道协调控制系统由4个交叉口组成,其中各个交叉口的相位设置如图1所示,东西向道路为承担较重交通负担的主干线,南北向道路为支路,大量的应用实践表明,当相邻2交叉口之间的距离超过800 m时,协调控制反而不如各自单独控制,因此本文假设干道上相邻2交叉口间的距离均小于800 m。
交通干线上各交叉口信号控制的基本考虑是:在车辆稀疏的情况下,信号周期应尽量短,以免无通行权相位的车辆等待时间过长而造成较大延误和排队,但信号周期不能太短,以免某一相位的绿灯时间过小,导致车辆来不及通过路口而影响交通安全,同时也给行人和非机动车一些过街时间。而在交通流较大的情况下,应加大信号周期,以减少相位转换的损失时间,提高路口通过率。但是信号周期也不能太长,否则会导致由于某一相位的绿灯时间太长而使驾驶员心理上难以忍受。
2 单交叉口信号配时设计
信号交叉口模糊控制的输入量是由输出量决定的,如果当前红灯方向的排队车辆数越多,该方向就应获得越长的绿灯通行时间。反之则反。但每个相位的绿灯时间一般不能少于10 s,否则车辆将来不及通过交叉口而影响交通安全。同样,考虑到司机和行人的心理承受能力,每相位的绿灯时间也不能过长,一般不超过50 s。信号配时设计步骤设计如下:
步骤1 选取反映交叉口交通拥挤状况的当前绿灯方向通过车辆数M和当前红灯方向的排队车辆数N作为模糊控制器的输入变量;当前相位延长时间t作为输出变量。
步骤2 分别设定各个相位最小绿灯时间为10 m,最大绿灯时间为50 m。
步骤3 设当前绿灯方向通过车辆数论域为M= {0, 1.25, 2.5, 3.75, 5, 6.25, 7.5, 8.75, 10}。取5个语言变量值:M1(很少)、M2(较少)、M3(中等)、M4(较多)、M5(很多)。论域上各元素隶属于这5个模糊子集的隶属度值如表1所列。
表1中,当前绿灯方向通过车辆数由论域成员所对应的序号表示。
步骤4 设当前红灯方向的排队车辆数论域为N = {0, 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5, 20}。取5个语言变量值:N1(很少), N2(较少), N3(中等), N4(较多), N5(很多),论域上各元素隶属于这5个模糊子集的隶属度值如表2所列。
表2中,当前红灯方向排队车辆数由论域成员所对应的序号表示。
步骤5 当前绿灯延长时间论域为t = {0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40}。取5个语言变量值:t1(很长), t2(较长), t3(中等), t4(较短), t5(很短),论域上各元素隶属于这5个模糊子集的隶属度值如表3所列。
步骤6 针对输入语言变量基本论域中全部元素的所有组合,可以通过计算机离线计算出相应的输出语言变量元素,生成模糊控制规则表,如表4所列。
步骤7 通过模糊判决中的加权平均法将上述模糊推理得到的模糊集合映射为输出量的普通集合。
3 基于Sugeno模糊模型的相位差优化设计
模糊控制利用专家经验建立模糊集、隶属函数和模糊推理规则等实现非线性、不确定复杂系统的控制,具备处理模糊语言信息的能力,可模拟人类智慧进行判断和决策,特别适用于不确定性的复杂系统,在现代交通控制领域中有着重要的地位。
模糊控制中的Sugeno模糊模型能将模糊判决过程结合到模糊推理中,使模糊规则的后项结论为精确值,具有较高的计算效率,能保证控制器输出的平滑性,适用于实时性要求高的系统。对于实时性要求较高的干道协调控制系统,使用Sugeno模糊模型能起到较好的效果。
决定干道交通绿波宽度最主要的因素在于交叉口之间的相位差,绿波带的形成与否完全取决于各交叉口之间相位差的选取及其相互配合,而影响相位差的主要因素是相邻交叉口之间的距离和车辆运行速度,因此可以从相邻交叉口间距和车辆运行速度2个方面对相邻交叉口间的相位差进行控制。
3.1 相邻交叉口间车辆运行速度
建立相位差优化模型时,对相位差影响最大的因素是相邻交叉口间的车流行驶速度。车流行驶速度对相位差的影响在于,车流行驶速度越小,说明交叉口间车流受到的阻碍越大,车流行驶离散程度越低,相位差的变化对干道双向绿波宽度的影响越大,反之,车流运行速度越大,说明交叉口间车流运行越通畅,车流行驶离散程度越高,相位差的变化对干道双向绿波宽度的影响越小。
3.2 相邻交叉口间距
相邻交叉口间距对相位差的影响在于,当车流行驶速度一定的情况下,相邻交叉口间距越大,车流通过这段路段的时间就会越长,即说明相邻交叉口间的相位差就越大,绿波协调控制的效果就会越差。大量的实际应用表明,如果相邻交叉口之间的距离超过800 m时,协调控制的作用反而不如各自单独控制。
选取相邻交叉口间距X和相邻交叉口间车辆运行速度Y作为Sugeno模糊控制器的输入变量,相邻交叉口间的相位差Z作为Sugeno模糊控制器的输出变量。将X的语言值设定为5个等级:很小,小,中,大,很大;将Y的语言值也设定为5个等级:很小,小,中,大,很大。
不难看出,相邻交叉口间车辆行驶速度,路口间距以及相位差三者之间满足一定的关系,一方面,在车辆行驶速度不变的前提下,路口间距越大,交叉口间绿波协调控制的可控性越弱,相位差的实际数值应大于计算值,使在同一个绿灯时间长度内能有尽可能多的车辆通过交叉口;另一方面,在路口间距不变的前提下,车辆行驶速度越小,说明交叉口间车流受到的阻碍越大,绿波协调控制的可控性越弱,相位差的实际数值也应大于计算值,使因排队而延误的车辆能尽可能快地通过交叉口,以减小驾驶员的心理压力。根据上述关系可以得到如下的模糊规则,如表5所列(表中*为乘号):
与之对应的模糊规则查询图如图2所示,图中Offset、Speed和Distance分别代表交叉口间相位差、相邻交叉口车辆运行速度和相邻交叉口间距。
4 模糊控制器的BP神经网络实现
由于专家知识的局限性以及环境的可变性,任何1个专家都无法得到1个最佳的规则或最优的隶属度函数,且模糊控制不具备自学习功能,使得模糊控制算法具有一定的局限性。而神经网络可以利用其学习和自适应能力实现非线性系统的控制和优化,并且擅长于在大量数据中寻找特定的模式,用神经网络来辨识因果关系,通过在输入和输出数据中找出模式而生成模糊逻辑规则,在一定程度上弥补了模糊控制的不足。因此,可根据上述Sugeno模糊推理系统,设计如图3所示的模糊神经网络控制器。
将干道上相邻交叉口间距和车辆运行速度作为模糊神经网络控制器的输入变量,相位差作为输出变量,鉴于干道协调控制系统是具有庞大数据量的复杂系统,可设定训练样本数为5 000个,该控制器中各层的功能分别如下。
第1层 在这一层的每个结点i是1个有结点函数的自适应结点。
式中:x(或y)是结点i的输入,A(或B)为与该结点有关的语言标识,该层结点数为10。
第2层 计算所有输入信号的积。
每个结点的输出表示1条规则的激励强度,该层结点数为25。
第3层 计算第i个结点对应的第i条规则激励强度与所有规则的激励强度之和的比值。
该层结点数为25。
第4层 计算从上一层传来的第i条规则所对应的平均激励强度与函数之间的乘积。
式中:
第5层 计算所有传来信号之和作为总输出O5,i:
5 仿真分析及评价
本节运用德国PTV公司的微观交通仿真软件Vissim进行仿真分析,仿真对象为如图1所示的干道交通协调控制系统,其中东西向为主干线,南北向为支路。交通仿真实验室配置此软件的版本是Vissim3.70。首先在Vissim中依据整个干线的道路条件和交通条件建立路网模型,并选取合适的位置以设置相应的评价参数检测器,将仿真时长和评价时长均设为3 600 s,然后运行软件,将生成的结果进行整理,得到分别采用以下3种控制算法的总体运行效果对比情况见表6。
由表6可见,在对交通干线实施模糊神经网络协调优化方案以后,干线上各交叉口总体的车辆平均延误比文献[4]提出的模糊控制算法所计算的平均车辆延误要减小6%左右,平均停车次数和平均排队长度也有所减小。由此可见,对交通干线实施模糊神经网络协调优化控制能够更有效地协调干道交叉口群,使车辆在各个路口上的延误时间大大地降低,提高通行效率,干线的整体服务水平有一定程度的改进。
6 结束语
针对交通系统难于用数学模型准确建模进而实施优化控制的特点,以及模糊控制方法所具有的处理模糊信息的优点,提出了1种基于Sugeno模糊模型的模糊控制方法。由于完全根据人为经验制定的模糊规则比较粗糙,对于复杂的大系统诸如交通协调控制系统难以保证控制精度,甚至会降低控制系统的鲁棒性。而神经网络的非线性映射能力强,利用这一点来学习规则可有效地提高控制精度。仿真结果表明,模糊神经网络方法能把模糊理论和神经网络理论的优点结合起来,有效地减少车辆延误。因此,模糊神经网络方法是解决城市交通系统控制问题的1种有效方法。
参考文献
[1]徐建闽.交通管理与控制[M].北京:人民交通出版社,2007
[2]张智星.神经-模糊和软计算[M].西安:西安交通大学出版社,2000
[3]易继锴.智能控制技术[M].北京:北京工业大学出版社,2004
[4]孙超,徐建闽,丁恒.基于模糊控制算法的干道信号协调控制优化[J].交通与计算机,2008,26(4):55-58
[5]许伦辉.基于两级模糊控制城市交叉口的设计与仿真[J].交通与计算机,2004,22(6):57-60
[6]沈国江,孙优贤.城市交通干线递阶模糊控制及其神经网络实现[J].系统工程理论与实践,2004,4(4):99-105
[7]Chong Y,Quek C,Loh P.Multi-agent fuzzy signalcontrol based on real-time simulation[J].Transpor-tation Research Part C:Emerging Technologies,2003,11(5):289-403
[8]Chou Chihhsun,Teng Jenchao.A fuzzy logic con-troller for traffic junction signals[J].InformationSciences,2002,143(1):73-97
四控制二管理一协调 篇2
一、成本控制
主要从规划设计阶段和施工阶段控制：
1、规划设计阶段的控制方法有：
（1）、挑选适合的规划、设计公司，即价格、实力、诚信等比较好的，然后提出合理的概念和方案设计、建筑物功能控制、大小、平面、层数、层高、标准等方面的建议，在设计过程中进行组织、沟通、协调、管理和监督，建立相应机制以应对规划和设计过程中的修改和调整；
（2）、通过公开或邀请招标方式，挑选合适的价格，最终确定满意的规划、设计方案和公司；（3）、审核、细化规划和设计合同，包括各种技术指标，如平面指标，建筑周长指标、建筑体积指标、人均指标、户均指标、建筑平方米材料指标、造价指标、面积定额指标等，还包括设计进度、设计修改费用调整、设计工作质量等各有关的内容，此为控制规划设计费用的关键点。
2、项目实施阶段即施工阶段的成本控制方法有：
（1）、组织招标(公开或邀请)挑选总包以外的承包商，配合预算部审核预算书(或标底)，评审承包商的报价书(包括施工方案、技术措施费用)，按照施工进度确认工程进度款，特殊材料、设备价格的询价和确认，工程竣工结算审核等，最后进行方案、价格、服务等多方比较，选出理想的其它专业承包商；
（2）、审核施工合同，对价格及条款进行优化，达到最优最省最有利的目的；
（3）、与监理单位一起对承包商的施工方案、工程质量、进度与工期、施工现场等进行监督和管理，调整相应方案以节省成本；
（4）、严格审核材料、设备采购的价格。对关键、重要或特殊的材料、设备自行采购或要求承包商在采购前由我方确认，选择最优方案，这是控制成本的重要一环。
二、进度控制
包括规划设计阶段和施工阶段的控制：
1、设计阶段做好设计委托书的附件交给设计，做好精确沟通，及时审核施工图确定最终设计方案则可以控制进度；
2、施工阶段的进度控制方法有：
（1）、制定项目总的进度计划包括“横道图”和“网络图”，然后做出季度、月份工程具体进度计划与安排，公司审查其可行性，并督促施工单位严格执行，实施过程中再要求施工方提供旬进度计划，然后与现场实际核对，如有偏差时及时做对应的纠偏调整方案，以保证工程进度的实现；（2）、定期召开有关工程进度协调会或监理例会，对有关进度问题提出意见；（3）、协调工程进度款拨付问题，避免因工程款问题而停工；
（4）、根据季节及天气情况调整施工计划，避免天气及自然灾害影响工程进度。
三、质量控制
分项目决策、设计、施工、竣工验收阶段的控制：
1、决策阶段质量控制：从工程的“适用性、耐久性、安全性、经济性、与环境的协调性”五方面细化工程质量的控制程度，从“人、材料、机械、方法和环境”五个质量影响因素细化各方面的工作，制定总体质量控制规划。
2、设计阶段的质量控制：
（1）、优选勘察、设计、科研单位，签订合同、明确质量责任和按合同实施，并加强对合同实施过程的质量控制；
（2）、审查设计方案，以保证项目设计符合设计大纲要求，符合国家有关工程建设的方针政策，符合现行设计规范、标准，符合国情，工艺合理，技术先进，符合我方的要求，最大限度减少设计图纸的错误；
（3）、组织设计单位配合施工，解决施工现场出现的质量问题，设计变更和处理预算修改。
3、施工阶段的质量控制：
（1）、在开工前，组织公开招标，选定与工程建设任务相适应的承包商，并签订工程承包合同，在合同中明确我方的质量要求及出现质量事故的处理处罚要求等；
（2）、对建设项目进行全面监理，包括旁站、复线、抽检等，使工程质量完全处在公司的控制之中，有效地开展质量控制；
（3）、主动控制影响质量的因素(包括人员、材料、机具、设备、施工顺序、施工环境和方法等)，调动公司各部门，监督施工单位的质量行为，以口头或书面的形式提出问题、解决问题；
（4）、抓好质量检验、落实检验方法，对单位工程、分部工程、分项工程及隐蔽工程组织验收，验收合格后进行下一道工序施工；
（5）、审查质量问题(事故)报告，定时召开质量监理会议，定时组织相关部门进行质量检查，当施工中出现质量问题(事故)，应及时引起重视，防止诱发重大的质量事故，组织专人调查分析原因及特点，并审查施工单位填写的工程问题(事故)报告单及处理方案报审单；
（6）、对进场原材料、成品、半成品、构配件执行样品送检和抽样检查制度，保证工地使用的产品符合国家规范及我方要求；
4、竣工验收阶段的质量控制：
依据合法批准的设计图纸及施工中的设计变更、国家现行工程施工及验收规范、地方规范及标准、工程质量检验评定标准等，组织相关单位对工程质量进行综合验收及评价，督促审查施工单位整理竣工验收资料，完善工程竣工图，最后报工程质量监督部门对工程质量等级进行核验，如有不合格部分，则按要求进行整改知道符合质量及相关要求为止。
四、安全、文明施工控制
1、安全控制是项目控制的重点，安全控制措施如下：
（1）、审核施工单位施工组织设计中关于安全目标及安全保证措施，并督促其严
格按照审核后的安全目标和措施执行；
（2）、监督施工方对于安全的投入、安全检查制度、安全教育制度及现场的安全施工方案，多看现场，做到心里有数，对于安全隐患及时提出并及时整改，或者以通知单形式责令施工单位整改，必要时局部暂停施工，绝不能放松。
（3）、制定安全检查制度，组织公司各部门对项目进行普遍检查，专业检查和季
节性检查，定期或不定期查思想、查管理、查制度、查现场、查隐患、查 事故处理情况等；
（4）、定期或不定期召开安全文明施工专项会议，提出问题并落实解决方案、加
深安全教育，将安全隐患消灭于萌芽状态之前。
2、文明施工控制：
建立文明施工管理和组织机构，职责落实到部门和人，并要正常开展工作，建立文明施工的规章制度和基本措施，并付诸实施，在施工组织设计中明确文明施工的规划、组织体系、职责，施工总平面规划布置要考虑文明施工的需要，严格按照施工组织设计的要求执行，经常检查、定期评比、奖惩分明、层层落实责任制，使现场保持在一个较高的文明施工水平。
五、合同管理
利用现代工程项目管理相关学科知识和技术方法，制定具有目的性、必然性、多样性、系统性和层次性的管理流程。通过对影响建设项目合同管理的目标的因素进行识别、建设环境进行分析，对工程项目建设合同管理的目标控制的原则、原理、方法及措施做出全面的系统规划，进而对建设行为状态实行跟踪控制和组织协调，从而保证对建设项目管理职能的履行，最终实现工程项目的建设目标。由项目管理部门的高级、中级、及技术管理三个层次实现控制系统的决策、指令及执行，对管理活动做出最优化决策和指令，使每个管理过程始终逼近项目目标计划。项目实施阶段的合同管理中主要是合同的签订以及执行的管理，签订前审核合同的条款，对于牵涉到质量、安全、进度、成本的条款的细化、减少、增加提出建议，对于合同签订后，则对合同的执行情况进行监督和管理，工期、进度款、质量以及甲乙方的责任等与现场对照，有偏差的及时提出并改正。
六、信息管理
建立项目信息管理系统，优化信息结构，实现项目管理信息化。项目经理部及时收集信息（包括项目管理过程中形成的各种数据、表格、图纸、文字、音像资料等），并将信息准确、完整地传递给使用单位和人员。
项目经理部应配备信息管理员，收集并整理下列信息：法律、法规与部门规章信息，市场信息，自然条件信息，工程概况信息（工程实体概况、场地与环境概况、参与建设的各单位概况、施工合同、工程造价计算书），施工信息（施工记录信息、施工技术资料信息），项目管理信息（项目管理规划大纲、项目管理实施规划、项目进度、质量、安全、成本控制信息、现场管理信息、合同管理信息、材料管理信息、构配件管理信息和工、器具管理信息、项目人力资源、资金、技术管理信息、组织协调信息、竣工验收信息、考核评价信息等）、经签字确认的项目信息应及时存入计算机。项目经理部应使项目信息管理系统目录完整，层次清晰，结构严密。
七、组织协调
组织协调分为内部关系的协调、近外层关系的协调和远外层关系的协调。包括与公司各部门、各参建单位、班组之间或是建设主管部门的人际、组织机构、供求、协作配合关系的沟通与协调，排除障碍、解决矛盾、妥善处理好各相关单位之间的关系，使各单位和谐共存、融洽互助，可以采取现场调解或者会议调解的形式，主要针对各相关单位的负责人进行协调，重点协调资金问题、质量问题、安全问题和进度问题，保证项目生产顺利进行。具体协调关系如下：
（1）、内部人际关系的协调应依据各项规章制度，通过做好思想工作，加强教育培训，提高人员素质等方法实现。
（2）、与企业管理层关系的协调应依靠严格执行“项目管理目标责任书”；与劳务作业层关系的协调应依靠履行劳务合同及执行“施工项目管理实施规划”。
（3）、内部供求关系的协调应做好供需计划的编制、平衡，并认真执行计划，充分发挥调度系统和调度人员的作用，加强调度工作，排除障碍。
（4）、近外层关系和远外层关系的组织协调必须在企业法定代表人的授权范围内实施，并充分利用中介组织和社会管理机构的力量。（5）、与发包人之间的关系协调应贯穿于施工项目管理的全过程。协调的目的是搞好工作，协调的方法是执行合同，协调的重点是资金问题、质量问题和进度问题。正确处理技术关系、经济关系，正确处理项目进度控制、项目质量控制、项目安全控制、项目成本控制、项目生产要素管理和现场管理中的协作关系，及时向发包人或监理机构提供有关的生产计划、统计资料、工程事故报告等，接受监理单位的监督和管理，搞好协作配合。
（6）、在设计交底、图纸会审、设计洽商变更、地基处理、隐蔽工程验收和交工验收等环节中与设计单位密切配合，同时应接受发包人和监理工程师对双方的协调。
信号协调控制 篇3
【关键词】工程项目；质量控制；进度控制；协调手段
在工程项目实施过程中，需要采用科学的方法，对各项工作的顺序、开工时间和竣工时间进行确定，然后做到各个环节的有效衔接。这样不仅能够对进度进行有效的控制，而且还有效的确保了工程的质量。在整体工程项目施工过程中，需要对进度控制和质量控制做好协调工作，这样才能确保在预期进度内，确保质量能够达到规定的标准。因此在项目建设过程中，需要制定科学的进度计划，同时还要对管理体系和质量保证系统进行完善，在工程项目各阶段进度计划落实过程中要加强动态检查，确保进度的完成时的质量情况。同时还要需要对各工序活动条件进行有效的控制，对各工序活动的进度和活动效果的质量进行及时检验。通过进度目标和质量目标的制定，并以其作为工程项目实施过程中对各个环节的有效约束，这样才能全方位的确保施工方案的科学性和可行性，从而确保建筑项目总体目标的实现。
1、工程项目质量控制
质量对于任何一项工程项目讲，都是其在实施过程中控制的重点，所以在工程项目实施过程中，为了确保能够达到预期质量的要求则需要履行好各项质量控制任务，确保工程的质量。
1.1在工程项目实施过程中，需要制定质量控制计划和质量控制标准，编制施工组织设计，这样才能在项目执行过程中做到对项目质量造成影响的各种作业技术和活动进行有效的控制，确保质量控制计划的顺利实施。
1.2在工程项目实施过程中需要严格按照质量计划和施工组织设计进行执行，同时还要在执行过程中做好检验和评定工作，确保执行的质量能够得到保障。
1.3工程项目质量控制并不是某一阶段或是某一环节的控制，其属于主动控制闭环系统，需要做好事前预控、过程监控及事后控制等各项工作，这样在工程实体形成的过程中也利于真正的实现质量控制。但在质量控制过程中，要想确保将质量能够达到预期的标准，则需要对影响工程项目质量的各种因素进行深入的分析，针对不同情况采取切实可行的控制措施，确保将质量控制落实到每一个具体的环节，从而避免在工程项目实施过程中留下质量隐患。质量控制是工程项目从投入到完成整个过程中的系统控制，其贯彻于工程项目实施的全过程。
2、工程项目进度控制
在工程项目实施过程中，需要在既定工期内，确保工程项目 各建设阶段的内容和程序能够很好的衔接，所以需要通过进行进度计划的编制，并确保计划能够有效的实施，同时在实施过程中还要进行经常性的检查，确保进度正常的进行，及时避免进度计划出现偏差的可能，并采取有效的补救措施，对于实施过程中原计划存在不合理的地方，需要进行必要的调整，确保项目能够顺利完成。进度控制是一个动态的过程中，需要对计划、執行、检查和调整等各方面工作进行不断的控制，从而确保施工进度能够与各项工序进行有效的衔接，在进度计划执行过程中加强对其跟踪检查，做好必要的调整措施，在确保工程质量的前提下，确保进度目标能够按照预期的设想实现。
3、质量目标与进度目标的关系
工程项目实施过程中需要制定质量目标和进度目标，在具体实施过程中，这两项目标之间属于对立统一的关系。首先，工程质量目标和工程进度目标属于工程项目的两大目标，其存在着相互对立性。在工程实施过程中，如果过分的强调质量目标，则需要降低进度目标，而如果强调进度目标，则需要降低质量目标。另外，工程质量目标和工程进度目标之间还具有统一的关系，工程项目在提高工程质量和功能要求时，则会导致工程工期的延长，但如果制定科学全哽的进度讲都是其时，这样就会在工程项目实施过程中具有较好的连续性和均衡性，这样不仅可以有效的确保工程进度的缩短，而且还能确保工程的质量得到有效的保证，降低工程的成本。要想达到这样的效果，首先，在工程项目实施过程中，当强制性目标与期望目标出现争执时，则需要先满足强制性目标的要求，然后再对期望目标进行考虑；其次，在期望目标之间出现争执时，则需要根据期望目标是属于定量还是定性的性质，来采取对其最有利用解决方案，从而确保争执目标之间能够达到一种平衡和妥协。
4、质量控制与进度控制的协调手段
界面管理指主动协调相互作用的子系统之间的能量、物质、信息交换以实现目标的活动。项目管理有多种界面，界面矛盾会阻碍工程的顺利进行，消耗时间、物资和资金，而且矛盾、冲突往往出现在界面上。对工程项目三大目标中的质量目标和进度目标进行协调，也需要配合界面管理。
4.1根据项目的进度目标编制经济合理的进度计划，并据以检查工程项目进度计划的执行情况；
4.2严格工艺质量要求，掌握质量动态，加强质量检验工作，建立质量管理体系；
4.3有效控制工序活动条件，及时检验工序活动效果的质量，并对质量状况进行综合统计和分析，及时掌握质量动态，使得工序活动效果的质量自始至终满足规范和标准的要求；
4.4结合工程实际情况，从技术、管理、工艺、操作、经济等方面综合考虑施工方案，力求使施工方案在技术上可行，经济上合理，工艺上先进，操作上方便，从而有利于加快施工进度，提高工程质量。管理协调管理协调包括计划、组织、决策等方面的协调。计划是在目标实施之前，对决策目标迸一步展开和落实。建设工程项目的进度计划、投资计划、成本计划、质量计划、财务计划、采购计划、施工计划、供应计划等本身既是协调的重要手段，又是被协调的对象。计划是项目相关方汇报工程项目建设情况和协商各项工作的渠道。良好的计划协调能有效增进项目参与者相互之间的理解，更好地了解工程项目的目标，正确地理解自己工作的意义。此外，建设项目是一个非常复杂的项目组织系统，项目中组织利益的冲突十分激烈且难以调和。组织是工程项目协调的载体，组织协调是项目协调最为重要的方面和形式。只有通过积极的组织协调才能实现项目各个系统全面协调的目的。
5、结束语
工程项目实施过程中各自目标的实现，需要应用先进的科学技术和项目管理方法，特别是项目进度和项目质量目标的实现，应充分的对两者之样的对立统一关系进行深入的分析和把握，并进一步强化项目技术的应用，从而确保目标计划具有可操作性，这样才能确保两者之间的协调性，确保整体项目目标的实现。
参考文献
[1]王庆伟.工程项目投资及进度和质量目标的对立统一[J].山西建筑，2007-12-10.
[2]蒋建平.基于TQM工程项目质量与进度控制的协调性研究[J].湖南商学院学报.2011-04-28.
交通信号协调控制算法研究 篇4
关键词：交通信号,协调控制,算法研究
1 交通信号协调控制概述
交通信号包括指挥灯、车道灯、行人灯、手势信号灯, 作为疏导交通的重要交通工具, 在交叉路口等位置对道路交通秩序进行控制, 保证车辆和行人的安全出行。
交通信号协调控制的优劣决定了城市交通的通行能力, 是缓解城市拥堵, 解决城市交通压力的重要措施。因此, 对交叉路口等通行能力的设计、组织和管理, 是交通信号协调控制的重要目的。
2 交通性能评价指标
针对我国具体的交通运输国情, 应进一步加强城市交通信号控制系统的研究工作, 在交通信号协调控制算法上加以改进, 通过合理地给交通流分配通行权, 有效分离交通流, 提高通行率, 保障出行安全。
信号控制指数主要包括周期、相位、相位差、饱和度、流量、速度等, 对这些任务进行合理配置是为了保证交叉路口车流通行能力的提升。如信号周期为红绿黄3种信号灯在一定时间内依次闪亮的循环时间周期C, 适当的周期对舒缓交通流和减少车辆等待时间起着决定性作用。
信号相位是交叉路口某个方向或者几个方向的交通流。当这些通行权被分配得当时, 不论何时都能获得完整的信号灯色显示, 不同等色的连续时序就是一个相位。一般的相位为每个交叉路口二、三、四相。相位增多表明交通安全系数高。相位差包括绝对相位差和相对相位差。指的是信号绿灯、红灯从起点到终点的时间差。
进口道饱和流量是交叉路口连续绿灯时间内车队通行的最大车辆数。饱和度指的是相位i中实际进口到j的交通流量qij与进口道j的饱和流量λi的比值, 用xij表示。交通路口饱和度x的计算公式为:。绿信比是绿灯时间、损失时间、有效红灯、绿灯时间的总称。一个相位信号的有效绿灯时长与周期市场的比用u表示, 用公式表示为:u=c/ge。交通流量为一定时间内停经某个位置的车辆数, 以q表示, 用公式表示为q (x, t) , 交通流量是时间和位置的函数。交通密度用k表示, 每车道单位长度道路拥有的车辆数, 单位为辆/千米。车流速度是区间平均速度, 交通流量、密度、行车速度直接存在一定联系, 用公式表示为q=k×v。自由行车速度是车流密度小、车辆通行顺畅的速度。
交通信号协调控制常用性能指标延误时间包括随机、过饱和延误。前者的公式表达为, 后者的公式表达为:。平均延误De=Due+Dre, 当车辆进入道口保持稳定的交通流, 则交通流以恒定速率均匀到达。
排队长度分为非饱和条件下车辆在交叉口停车线后的排队长度、饱和条件下车辆排队长度、过饱和条件下, 车辆排队长度。
在实际道路、交通、信号控制条件下, 通过进口道停车线的最大车辆数, 被称为通行量。通行量的整体性、相关性等要素表示了交叉路口的系统的运转情况。掌握交通量、车辆延误时间、运行速度等参数变量, 就能对系统的动态特性进行掌控, 减少交通事故的发生。
3 固定周期配时算法
通过交叉路口信号灯的灯色顺序和持续时间, 可以有效控制交通信号系统协调行使功能。
3.1 按照响应方式进行分类
根据交叉路口历史交通量数据确定控制参数, 一天一种的配时方案为单时段定时控制, 这种方式简单、投资较少、维护方便, 但是不能适应变化的交通条件;不同时段的交通量执行不同配时方案为多时段定时控制。一天可分为几个时段, 根据不通的周期时长选择不同的控制方式变换参数。
根据交叉路口设置的车辆到达检测器, 对交通量变动实行实时控制, 分为半感应式控制和全感应控制, 优势在于检测到的车辆信息可以随时改变信号灯配时方案, 但是难以用数学模式描述交通流变化大的情况。
优化控制是对城市路网调度和管理。工作原理为交通信号机上传到上位机交通数据, 由上位机对交通量信息进行控制参数的自动调节, 形成最优控制的配时方案。
3.2 按照控制范围来分类
单点控制是根据路口的实际情况进行独立运行的控制, 适用于相邻信号机间距远、线控没有效果、交通需求变动大的情况, 目前在我国大多数交叉路口使用。
对干道交通信号进行协调控制的方式, 将主干道上的若干连续交通信号进行联系, 设计协调调配的方案, 实现信号灯的联合运行, 达到减少车辆停车次数的目的。此为干线控制, 具有设定公用的周期时长, 提高道路通行能力的特点, 可以使相邻的交叉路口具有相同的信号控制周期, 使各相位的绿灯开启时间错开一定的时间。根据道路交叉路口的信号灯控制方式的不同, 可以划分为定时式协调控制和干道信号感应式控制。
网络控制是将整个区域内的信号交叉路口作为协调控制对象, 控制区域内信号交叉路口的集中控制, 由中央控制室统一协调交叉路口信号机, 将区域内的交叉路口联合起来进行统一协调控制。
3.3 按照控制策略分类
适应交通量变化的自适应控制系统, 在区域交通网中设置检测器, 采集交通数据进行联机控制, 适应控制系统投资高、结构复杂[1]。
3.3.1 按照控制方式不同
(1) 对应交通流状况, 按照事先做好的交通控制方案和控制参数对交通实行动态管制。 (2) 根据实时交通流数据, 计算最佳交通控制参数, 设施动态交通控制。
3.3.2 按照控制结构分类
(1) 分散控制是将大系统进行分散控制, 每个分散控制的机构对局部进行控制, 设备费用低, 维护方便。 (2) 集中控制是由中央控制结构对整个过程和对象进行集中检测与控制, 将信号集中传递到中央控制机构, 对所控区域内的交叉路口进行统一的交通流数据采集和优化。 (3) 协调控制多个分散协调机构, 将被控对象进行局部控制, 作出下级决策, 完成相应的局部控制任务和全局性的控制任务。
4 改进的交通信号协调控制算法
关于交通信号协调控制算法, 国内外学者提出了很多方案。涉及的关键问题都是对交通系能评价指标的选取。通过改进的交通系能评价指标, 具有实用性和有效性。
改进的交通信号协调控制涉及的关键问题有: (1) 交通信号系协调控制系统的设计总体方案; (2) 交通系能评价的指标确定; (3) 交通信号协调控制算法的研究。
相位相序设计是对一个或者几个车流在一个信号周期内获得完全相同的信号灯色显示, 包括相位相序设计和配时设计。相序方案涉及轮流给车辆和行人分配通行权的问题, 在改进方案中根据较常见的三相位和四相位交叉路口进行了相位和相序的方案设计。
(1) 四相位交叉路口在4个方向设立直行、左转、右转车道, 第一个相位运行东西方向直行和右转车辆行驶, 第二相位运行东西方向左转, 第三相位允许南北直行和右转, 第四相位允许南北向车辆左转。 (2) 三相位交叉路口设立了3个方向的两个车道, 第一个相位允许南向右转, 东向左转和右转, 第二相位允许东向右转, 南向右转, 第三相位允许东向右转, 北向直行, 南向直行和右转。 (3) 信号配时算法, 协调了交通信号的控制问题, 首先通过修建立交桥、专用车道、行人天桥等分流车辆、行人, 其次设置交通信号灯和控制机, 按照交通通行权需求在时间上将车流分开。信号配时设计从相位相序的基础上, 根据车道、车辆、车速等情况进行方案的最优配置, 以提高交叉路口通行能力和减少交叉路口延误的时间为目标。实现交通信号配时协调控制的方式, 包括:一是优化参数, 针对实际要求进行校核, 优化调整配时参数;二是先列出实际约束条件, 结合条件进行参数优化;第三是进行科学运算, 使用计算机软件对信号配时参数进行计算, 包括交通信号相位、相序、周期、绿信比[2]。
使用固定周期配时算法, 用于夜间等时段交通量稳定的情况, 计算交通车流量和饱和流量, 寻找最佳信号配时方案。
在交叉路口处于饱和状态时, 用黄金分割法计算饱, 以及平均延误W*和平均停车次数L*, 确定信号周期的初值、信号周期的增量;判断最小绿灯时间Cmin, 最大绿灯时间Cmax, 结合平均延误W*, 和平均停车次数L*, 计算当前交通性能评价指标:, 判断交通性能指标评价, 根据指标参数进行交通信号系统控制, 统筹安排各交叉路口的信号周期等, 建立最佳配时方案组合, 以达到干线、道路网的整体最佳运行效果。
5 结语
本文谈及的交通信号协调控制算法融入了计算机技术, 能够合理解决统计以及计算复杂等问题, 解决了点与面的配合关系:用固定周期配时算法解决交通量稳定的情况, 用改进的交通信号协调控制算法和采取人工干预的方法, 解决突发事件。
参考文献
[1]别一鸣, 李轶舜, 王琳虹, 等.考虑城市干道车队运行特点的交通信号协调控制算法[J].西南交通大学学报, 2013 (2) :357-367.
信号协调控制 篇5
关键词：交通工程,交通信号,协调控制,过饱和干道,连线路段
在城市交通高峰时段交通量激增, 整个城市路网尤其是主干道承受着很大的压力, 交通高峰期的拥堵主要分布在城市主干道上, 这些交通瓶颈如果不及时进行协调控制将引起更多关联路段交叉口过饱和, 形成恶性循环。通常的干线协调控制方法用于干道上多个交叉口已饱和或接近饱和的交通状态时, 由于路段上存在过饱和交通累积的车辆排队, 失去了控制效果。吴洋[1]针对干道过饱和提出了一种基于系统构成思想构建过饱和交叉口群系统模型, 其中对交通瓶颈的系统描述对本文协调控制范围的考虑有很大指导作用。孙辉[2]以排队长度为约束进行信号控制, 只针对瓶颈交叉口的信号控制, 没有用于过饱和干道。本文主要研究干道上出现包含多个相互关联过饱和交叉口的交通瓶颈后, 瓶颈路段车辆到达率超过路段通行能力导致排队长度不断累积影响上游交叉口时, 对控制区域内的交叉口信号配时进行调整, 保持瓶颈交叉口的交通流入-流出平衡, 最终疏散瓶颈路段拥堵的信号协调控制方法。
1 干道交通过饱和描述
过饱和的发生是因为当路段上游累积流入车辆数超过路段下游累积流出车辆数时, 路段的排队长度将逐渐增长, 持续下去排队车辆将逐渐占据整个路段的排队空间, 当排队蔓延至上游交叉口形成溢流现象, 达到过饱和状态的极限程度[3,4,5]。
干道交通过饱和的形成是从一个或多个交叉口过饱和开始, 逐步恶化交通状况, 直到多个相关联的过饱和交叉口分布于干道上, 把干道交通的过饱和问题转化为包含多个相互关联过饱和交叉口的交通瓶颈问题。从交通瓶颈两端的过饱和交叉口开始, 对单个过饱和交叉口进行拥堵疏散, 逐步地疏散各个过饱和交叉口的交通拥挤, 逐个疏散的过程可以分解为:对交通瓶颈中位于两端的过饱和交叉口进行上游或下游信号协调控制, 过饱和交叉口的排队车辆疏散完成后这个交叉口成为上游或下游的欠饱和交叉口, 开始对下一个位于端点的过饱和交叉口进行排队疏散, 如此循环直到交通瓶颈中不再包含过饱和交叉口, 至此交通瓶颈的排队车辆疏散完毕。交通瓶颈中实施信号协调控制的交叉口称作瓶颈交叉口, 相应的路段称作瓶颈路段。
2 信号协调控制方法
2.1 信号协调控制区域
以干道上一个交通瓶颈为例进行交叉口信号协调控制, 只考虑干道方向上的过饱和, 选择典型的十字路口, 交叉口每个方向都有左转、直行、右转3个流向的车流。交通瓶颈所包含的过饱和交叉口及其路段就是信号协调控制的控制对象。上游、下游的欠饱和交叉口各个相位对瓶颈路段的影响程度不同, 可以定性分为以下3种:第1类是瓶颈路段相关相位, 指对瓶颈路段的交通流入量产生主要影响的相位;第2类是瓶颈路段次相关相位, 指对瓶颈路段的交通流入量产生的影响相比相关相位而言较小的相位;第3类是瓶颈路段非相关相位, 指对瓶颈路段的交通流入量不产生影响的相位。
为了充分利用上游、下游的空闲交通资源疏散瓶颈路段的排队拥堵, 需要选取合适的路段, 将交通压力疏散到合适的路段上, 且保证这些路段不发生排队上溯, 这种合适的路段称作连线路段, 选取的连线路段需要满足以下两个条件:关联度和存储车队能力。运用关联度判断连线路段交叉口主要相位对瓶颈路段的影响程度, 确定调整连线路段交叉口的绿灯时间, 可以有效地疏散瓶颈路段的交通压力;满足存储车队能力的连线路段本身交通压力小, 能在实行协调控制后不会引起连线路段及其次干道方向排队上溯。连线路段与瓶颈交叉口的相关相位关联度反映上游、下游欠饱和交叉口与瓶颈交叉口的关联程度, 是一个定量参数, 用r表示, 具体含义为:连线路段的相关相位每减少1 s绿灯时间, 相当于瓶颈路段减少r s绿灯时间。对于下游连线路段的选取, 除了关联度和存储车队能力因素外, 还要保证连线路段其它相位的排队长度不至上溯。连线路段与交通瓶颈两端的过饱和交叉口距离越小, 信号协调控制效果会越好。
过饱和干道信号协调控制根据两个条件选取连线路段, 将控制区域内的所有交叉口分为:瓶颈交叉口, 连线路段交叉口和其他交叉口。
2.2 信号协调控制目标
当瓶颈路段的排队长度符合控制启动条件时, 运用小步距调解法开始信号调整, 对连线路段交叉口的相关相位进行绿灯时间调整, 将瓶颈路段交通压力转移到压力较小的连线路段, 实现以下5个目标:
(1) 瓶颈路段上不断增长的排队长度经过n周期的信号调整后, 在第n周期末达到交通量流入-流出平衡, 每周期内路段累积车辆数不再增大且协调控制启动条件保证排队车辆不会上溯, 影响瓶颈路段上游交叉口的交通状况;
(2) 控制区域内其它交叉口的相关相位由于绿灯时间没有调整, 保持原有信号配时方案, 以保证不引起这些交叉口的相关相位发生排队溢出;
(3) 瓶颈交叉口的交通压力转移到了连线路段交叉口的相关相位, 连线路段由于满足存储车队能力条件可以保证该连线路段不会发生排队溢出;
(4) 上游信号协调控制对控制区域里连线路段交叉口的相关相位进行绿灯时间压缩后分配给次相关相位和非相关相位, 有利于这些相位的交通情况改善;
(5) 下游信号协调控制中把连线路段其它相位的排队长度作为协调控制条件, 保证非相关相位上不发生排队上溯。
在原有交叉口信号配时设计的基础上, 保持信号周期不变调整绿信比, 运用迭代的思想对交通瓶颈中多个过饱和交叉口的交通拥挤进行逐步疏散, 对于上游的瓶颈交叉口, 压缩其符合条件的连线路段的相关相位绿灯时间, 把拥挤向上游路网进行良性扩散;对于下游的瓶颈交叉口, 逐周期增加其符合条件的连线路段的相关相位绿灯时间, 直到这些过饱和交叉口的排队车辆都向下游路网疏散。
2.3 信号协调控制策略
干道上的交通瓶颈包含 (j-i) 个过饱和交叉口, 其中i<j, 且i、j均为正整数, 当j=i时该交通瓶颈处仅有一个过饱和交叉口。把这些过饱和交叉口分别编号为交叉口i、i+1, ..., j, 在干道方向上路段i上游的交叉口以及路段j下游均存在欠饱和交叉口。交通瓶颈的信号协调控制策略以上游信号协调控制策略为例说明, 其迭代步骤如下:
(1) 瓶颈交叉口i的路段排队长度满足协调控制起始条件, 启动协调控制, 转入下一步;
(2) 选取瓶颈交叉口i的连线路段, 确定控制区域, 转入下一步;
(3) 计算出周期数n的值, 对控制区域的所有连线路段交叉口进行信号调整。第1到n周期, 每周期控制范围内所有连线路段交叉口的相关相位绿灯时间减少a·Δt·rk, 其中a=n (把n的值赋给a) , 每周期减少的绿灯时间按“等饱和度”原则分配给·62·现代交通技术2014年连线路段的其它相位, 转入下一步; (4) 第n周期末, 瓶颈路段i的交通量流入-流出到达平衡, 转入下一步; (5) 第n+1到n'周期 (n'≥n) , 每周期连线路段的相关相位绿灯时间减少n·Δt·rk, 转入下一步; (6) 第n'周期末瓶颈交叉口i的路段排队长度满足协调控制结束条件, 一次迭代结束, 转入下一步; (7) 开始下一次迭代:i=i+1, 转入第 (1) 步, 并重复步骤 (1) ~ (7) 。下游信号协调控制策略与上游协调控制策略的区别如下:把瓶颈交叉口i换作瓶颈交叉口j;第 (2) 、 (4) 步中的绿灯时间由减少改为增加;第 (5) 步中将i=i+1改为j=j+1, 并且保证i≤j。上游协调控制中信号配时调整从交叉口i-1开始, 下游信号协调控制中信号配时调整从瓶颈交叉口j开始。需要注意的是: (1) Δt的取值太高会影响控制系统的稳定性, 太低不能实现调节效果, 需要综合考虑连线路段长度、瓶颈交叉口的交通状态等因素, Δt的取值范围为2~6 s; (2) 在信号调整期间, 当控制区域所有交叉口的相关相位绿灯时间和小于调节率Δt时, 调节需要从下一周期开始; (3) 信号配时调整值的化整问题, 在保证信号周期时长不变的前提下, 控制策略中a·Δt·rk的值尽量化整, 同时按照“等饱和度”原则分配这些绿灯时间时也要化整。2.4信号协调控制过程以上游信号协调控制为例进行信号控制过程说明, 在每一次迭代中, 需要进行信号配时调整的周期有n个, 调整的目标是在未来第n周期末 (n'≥n) 瓶颈路段i的上游流入量不大于下游流出量, 排队长度由递增趋势扭转为不增加的趋势。 (1) 信号协调控制启动条件计算信号协调控制要求第n周期末瓶颈路段的交通流入-流出量达到平衡, 在调整的第n周期末瓶颈路段i累计交通量的增量应该满足以下关系:N N NnU nD nD=-^^hh (1) 根据连线路段交叉口相关相位减少了n t rk::D的绿灯时间, 瓶颈路段i的流入量减少了3600nSt rk:::D, 在第n周期末NnD可以表示为:36003600N Nntn S d n t y y n S d11111 1 1nkkk k j k j k k k1::D DDDR=----------l l l a^^m h h可以计算出:3600n t n S dyy n S d N11111kk111kkjkjkkk:3DR=---------al l l^^k hh (2) 式中:NU^nh、ND^nh分别为第n周期驶入上游停车线断面的累计车辆数;N n D^h为第n周期上、下游停车线断面之间的车辆数;NnD为第n周期瓶颈路段上、下游停车线断面之间累积车辆增量。在这n周期的调节期内, 瓶颈路段i上累积车辆数的增量为:3600N n Nt n n n S dyy n S d21kkkkjkj11kkk111111:D::DDR=-+---------l l l l^a^^h k hh (3) 式中:N N NUDD=-, S为瓶颈路段i的饱和流率;ND为信号控制方法转换前一周期内瓶颈路段i的增加车辆数;ND l为瓶颈路段i上排队车辆在n周期内的增量。当瓶颈路段i的排队长度LD^th满足下式时, 启动这次迭代, 开始信号协调控制:L LkNt2Dj:H aD-l^h (4) 式中:kj为阻塞密度;L为瓶颈路段i的长度;2a为可靠性因子, 0, 12!a^h。可靠性因子2a是为了保证瓶颈路段有一定的排队安全空间而作出的宽容设计, 考虑了在临界值转换控制方案时, 因为不能立即调整上游信号配时设计所带来的误差。 (2) 信号协调控制结束条件计算由于第nl周期末协调控制方案转换到之前的原有配时方案, 协调控制的结束条件要求瓶颈路段排队长度不超过瓶颈路段的实际长度, 假设在这^nl-nh个周期里恢复到协调控制前的配时方案, 连线路段交叉口的相关相位每周期增加绿灯时间为n t:D, 而次相关相位每周期减少绿灯时间为n tyy22jj::DR, 那么瓶颈路段每周期增加流入车辆数为36003600, ntn S dntyy n S dkk111kkjkj11kkk111::DDR---------c^^m hh那么结束条件需要瓶颈路段排队长度满足以下公式结束协调控制:L Lk Nt3Dj G aD-l^h (5) 其中:36003600N Nn tn S d n t y y n S d1 1 1nkkk k j k j k k k11111::D DDDR=+---------l l l l^^h h (6)
(3) 信号协调控制信号配时
3 信号协调控制模拟分析
3.1 过饱和干道模拟设置
(1) 干道平面图及交通组织方案设置
模拟干道如图1所示, 图中7个交叉口和8个干道方向路段, 从左至右为交叉口1至交叉口7和对应7个路段及路段8。其中交叉口4、交叉口5为过饱和交叉口, 这两个过饱和交叉口组成一个交通瓶颈。路段1到路段8的长度分别为:480 m、350 m、600 m、300 m、480 m、420 m、500 m、360 m。
(2) 交通参数设置和初始信号配时
仿真时间为3 500 s, 所有交叉口周期均设为140 s, 绿灯间隔时间为4 s, 其中各相位黄灯时间为3 s, 全红时间1 s。交叉口信号配时初始设计如表1所示。
3.2 模拟方案设计
作为对比方案, 按普通定时信号控制方法对过饱和干道进行信号控制, 结合交叉口流量进行信号配时设计。
本文的过饱和干道信号协调控制方法, 分别对交叉口4和交叉口5实施上游信号协调控制和下游信号协调控制。运用软件VISSIM中的感应控制编辑模块VISVAP实现本文过饱和干道信号协调控制的信号调整。在过饱和路段上设置数据采集点检测排队长度, 定义信号灯组, 确定相位。运用VAP模块编辑各个连线路段交叉口的信号控制流程, 在信号灯组设置中调用, 信号控制设计逻辑为:当模拟检测器检测到路段4 (或路段5) 的排队长度达到信号协调控制启动条件时, 对其连线路段交叉口的相关相位进行绿灯时间调整 (对于上游的连线路段, 减少其相关相位绿灯时间;对于下游的连线路段, 增加其相关相位绿灯时间) 。信号控制逻辑见图2。
3.3 模拟结果分析
以交叉口3为例配置交叉口的定时信号配时, 在这3 500 s模拟时间内, 按普通控制方法控制时, 随着交叉口达到过饱和状态, 瓶颈路段上交通逐渐累积, 排队长度不断增加, 在t=1 680 s时路段4上排队长度上溯到交叉口3, 在t=2 136 s时路段5上排队长度上溯到交叉口4。
本文的过饱和干道信号协调控制方法包括上游信号协调控制和下游信号协调控制, 与普通信号控制方法相比, 在仿真前1 443 s信号配时相同, 在此期间对模拟干道的控制效果相同, 具有相同的交通状况和排队长度。
当t=1 443 s时路段4的排队长度超过限值, 达到启动条件要求, 上游信号协调控制启动, 从模拟的第12个周期开始对连线路段相关相位进行绿灯时间调整, 在模拟的第14周期末, 路段4的交通流入-流出量达到平衡, 排队长度趋于稳定, 并且连线路段的相关相位车道没有发生排队上溯。当t=1 924 s时路段5的排队长度启动下游信号协调控制, 从模拟的第15个周期开始对连线路段的相关相位进行绿灯时间调整, 2个周期调整后排队长度逐渐消散, 同样没有引起路段6和路段7相关相位车道发生排队上溯。
通过模拟验证可以得出, 对过饱和干道运用过饱和干道信号协调控制后, 保持连线路段的其它相位不发生排队上溯, 同时将交通压力有效地疏散到压力较小的连线路段, 疏散了干道上交通瓶颈的拥挤, 而普通控制方案由于在排队车辆不断累积, 将要影响上游交叉口的交通状况时, 没有及时调整信号控制策略, 导致路段排队上溯, 不断恶化干道交通状况, 最终引起交通锁死, 大面积路网拥堵等后果。
4 结语
从干道交通过饱和的形成过程得到启发, 在尽量不影响次干道交通运行状况的前提下, 充分利用干道上交通瓶颈的上游、下游时间、空间资源, 将已经累积或将要累积的交通压力向上游良性扩散、向下游快速疏散, 使交通压力在扩散、疏散过程中逐步化解, 以疏散干道交通拥挤。并利用VISSIM对过饱和干道信号协调控制方法进行仿真, 模拟结果说明该控制方法能有效地针对干道上的交通过饱和疏散瓶颈路段上的排队拥挤, 防止排队上溯现象产生。
参考文献
[1]孙辉.排队长度约束下的瓶颈交叉口协调控制方法研究[D].成都:西南交通大学.2008.
[2]Pignataro L J, McShane W R, Crowley K W, et a1.Traffic control in oversaturated street networks[J].Washington D C:Transportation Research Board, 1978.
[3]姜桂艳.道路交通状态判别技术与应用[M].北京:人民交通版社, 2004.
信号协调控制 篇6
本文介绍了交叉口的一般背景知识, 重点阐述了平面信号交叉口的交通控制的设置原理, 包括信号配时原理和路口渠化原理。用数据说明了确定最佳周期长度和调整好信号相位是信号配时的关键所在。在此基础上, 本文具体是针对齐齐哈尔卜奎南大街大道的9个交叉口进行实地观察, 通过测得的车流量的数据, 分析其实际交通情况下的通行能力、交叉口延误情况和服务水平, 从而发现此交叉口交通控制方案的一些缺陷, 并利用线控制来优化现有的交通信号控制情况。
随着城市化速度的加快, 机动车日益普及, 人们在赚取由机动车辆所带来的巨额利润以及充分享受汽车巨大便利的同时, 也越来越受到交通拥堵、交通事故频发、环境污染加剧和燃油损耗上升所带来的困扰。国内外城市中的交通阻塞主要发生在交叉口, 交叉口是两条道路相互交叉而产生的作为方向转换的枢纽, 是道路网中道路通行能力的“咽喉”, 是交通阻塞和事故的多发地。世界上一些大城市如纽约、巴黎的市中心高峰时车速在16公里/小时左右, 公共汽车速度则更低。在日本东京市内, 早晚高峰时车速仅为9公里/小时, 最低时只有4公里/小时, 出现了乘车比步行还慢的情况, 而机动车在市中心的运行时间约1/3花在交叉口上。日本全国每年由于交通拥挤所造成的经济损失高达12兆3千亿日元 (合人民币9000多亿元) 。作为经济和科技都很发达的美国, 每年因为交通问题导致的经济损失也高达2370亿美元, 而美国交通事故约有一半以上发生在交叉口。我国国内百万人口以上的大城市, 每年由于交通拥挤带来的直接和间接经济损失达1600亿元, 相当于国内生产总值的3.2%。如果我们不及早采取综合措施加以治理, 城市交通必将影响我国经济发展和城市功能正常的发挥。
显然, 解决上述交通问题最直接和最有效的方法是在现有道路条件下, 提高交通控制和管理水平, 合理使用现有交通设施, 充分发挥其能力。城市交通控制包括的内容很多, 如道路交通信号控制、交通诱导系统、汽车综合控制、自动化公路等, 本文主要研究道路交通信号控制即交叉口的交通信号灯控制。
1 卜奎南大街大道主干道的交通调查
图1是卜奎南大街大道主干道的示意图, 为东西走向, 卜奎南大街北接卜奎大街、新玛特、华丰家电、国美家电等重要地理位置, 南通肯德基、艾格广场、迈特广场、百花园、汇博广场的必经之路。卜奎南大街通过的公交线路线是10路、101路、8路、12路、7路等客流量大的线路, 因此卜奎南大街是贯穿大庆南北的重要交通道路。在本文中, 按照从东向西的方向将这9个交叉口依次编号为第1、2、3、4、5、6、7、8、9个交叉口。其中, 交叉口1、3、5是十字交叉口, 2、4、6、7、8、9是T字交叉口。
1.1 各个交叉口的交通量数据
交叉口进口引道的车流按照不同的行驶方向分为直行车流、左转车流和右转车流。交叉口的交通量 (pcu/h) 分别如下:
1.2 相邻交叉口之间的间距
在测量时, 沿着从东向西的方向, 以前一个交叉口的停车线为起点, 以后一个交叉口的停车线为终点测量相邻两个交叉口之间的距离。这样测量的结果比较准确。测量结果如下:
2 计算每个交叉口的服务水平
2.1 计算结果
通过计算得出, 十字交叉口中交叉口1的服务水平是D级, 交叉口3的服务水平是D级, 交叉口5的服务水平是C级, T字交叉口中交叉口2的服务水平是D级, 交叉口4的服务水平是C级, 交叉口6的服务水平是B级, 交叉口7的服务水平是D级, 交叉口8的服务水平是A级, 交叉口9的服务水平是D级。从算得的结论可以看出交叉口4、5、6、8的服务水平满足规定, 交通情况顺畅, 其中交叉口6、8的服务水平最好, 车辆在这两个交叉口通过时几乎不受阻。而在交叉口1、2、3、7、9的服务水平相对较低, 需要改进以使得各个交叉口的通行能力更合适。我们可以利用线控制来进行协调控制各个交叉口的信号配时, 从而得出合理的绿时差来优化各交叉口。
2.2 原因分析
卜奎南大街大道主干道主要是在齐齐哈尔的开发区, 这几年开发区发展较快, 住宅区越来越多, 人口也随之增加, 而随着人们生活水平的提高, 个人拥有车辆数也逐渐增加, 交通量自然也随之增加, 且速度较快。像交叉口1、2、3、7的附近就是大量的住宅区, 故它们的服务水平较差;而交叉口9是进入齐齐哈尔重要商业区的主要交叉口, 故服务水平也较低。
摘要：随着我国国民经济的持续高速发展、城市化进程的加快以及机动化水平的提高, 城市交通问题在一定程度上已成为制约城市经济、社会可持续发展的瓶颈。合理的城市交通控制系统是提高城市交通运行效率的重要途径之一, 同时也是体现城市现代化的一个重要标志。
信号协调控制 篇7
随着公交优先政策的不断被认可, 越来越多的城市开始发展公共交通, 公交专用道也在城市中出现, 但是公交专用道利用效率低下导致公交车占用了极大的道路资源却没有达到预计的服务水平, 公交专用道效率低下主要表现在公交车辆车队式运行引起的停站和交叉口延误增大。公交车辆交叉口信号优先已经在很多公交专用道上使用, 但是单纯的信号优先提高的通行能力有限, 对于通道式的公交专用道, 当公交车流量增大到一定程度的时候, 仅使用信号优先将无法满足系统的需求。为了达到系统的最佳利用率, 不能仅从交叉口的角度进行改变, 应该让公交车辆发车间隔与交叉口信号优先协调控制, 如果在已知信号配时的情况下能不能通过更改发车间隔来使公交车辆尽可能多的行驶到现有配时的绿波窗口内, 从而减少交叉口停车延误, 提高公共汽车服务水平。
1 公交发车间隔与交叉口信号优先协调研究平台建立
为了研究本文提出的问题, 应该构建一个公交车辆运行的试验平台, 本平台能够通过输入确定的发车时刻, 然后进行实际情况的模拟, 最终反映出公交车辆发车间隔与信号优先匹配的情况。
本试验平台基于公交专用道建立, 故排除路面其他车辆对公交车行程时间的影响, 只考虑公交车在交叉口的延误情况以及进出站的延误情况, 为此本平台主要由公交车辆进出站模型, 公交车辆交叉口延误模型, 公交车辆交叉口消散模型, 随即情况生成模型。
1.1 公交进出站时间模型
对于公交车辆进出站模型这里考虑比较简单, 假设公交车进出站行为为匀加速与匀减速运动, 这个加、减速度为车辆最大加、减速度。根据真实跟车观测, 这样选取比较接近真实情况。同时由于本模型主要用于研究单线公交情况, 进出站时忽略其他公交车辆对公交车进出站行为的影响, 模型中站台长度应至少满足公交制动要求, 故最终公交车辆的停车服务时间可以TS描述为:
其中:站台长度L;公交车辆长度l;进站前速度Vd;进站减速度ad;出站后速度Vu;出站加速度au;站点上车人数Ns;平均上车耗时Ts;站点下车人数Nx;平均下车耗时Tx;上下客时间修正因子Fi。
1.2 公交车交叉口延误模型
公交车辆在交叉口的延误时间主要由出站时下一个交叉口的信号状态以及前方车辆数决定。
式中:Tsi公交车在第i站的停车时间;Si交叉口i与车站i的距离;V公交车在专用道上正常行驶速度;Dsi公交车出站后至下一个交叉口之间的总行驶时间;Si’车站i与交叉口i+1的距离;Tb公交车发车时刻 (转化为秒, 以0点为0秒) ;Tig1第i个交叉口绿灯起始时间;Tig2第i个交叉口绿灯结束时间;Ci第i个交叉口信号灯周期;ti公交车出第i站的时间;Tfi从第i站到第i+1个交叉口的自由行驶时间;Ti (N) 第i+1个交叉口车辆消散时间;a公交车加速度;Ni公交车出第i站时至第i+1个交叉口前面的公交车辆;qi为第i个交叉口公交车到达率。
1) 交叉口是绿灯情况下出站即Ti+lg1
式中:Ti+lg2-r为剩余绿灯时间;Ni’=Ni- (Ti+lg2-r) /hi, 其余变量同前。
2) 交叉口为红灯本周期绿灯相位已结束情况下出站即Ti+lg2>r, 公交车通过交叉口的等待时间为一周期的绿灯时间, 交叉口的剩余红灯时长为Rr=Ci-r+Ti+lg1从红灯开始到公交车出站的时间内, 交叉口排队的车辆数N1为N1= (r-Ti+lg2) *qi设平均车头间距为S (m) , 则N1辆车排队距离为N1*S (m) 。公交车以正常速度从车站行驶至排队队尾所需时间为:Tf’= (Si’-N1*S) /V在这段时间里, 交叉口后续到达车辆数为Tf’*qi。故交叉口排队总数是:N2=N1+Tf’*qi。若交叉口红灯时间很短时, 在公交车到达交叉口排队队尾前, 交叉口已经变成绿灯并且假设前方车辆已经在绿灯时间通过交叉口, 公交车运行状态不受前方排队车辆的影响, 能够以自由流速度通过交叉口。因此, 为了判断公交车能否以自由流速度通过停车线, 为了解决上述描述, 需要交叉口排队车辆临界消散时间Tc。前方排队车辆完全消散所需时间Td=Rr+Ti (N2) 。当Td
3) 交叉口为绿灯相位开始前情况下出站即r
1.3 交叉口车流消散模型
式中:hi第i个交叉口饱和公交车头时距;`hi第i个交叉口2~5公交辆平均启动车头时距;hi1第i个交叉口第1辆公交车启动反应时间;其余同前。
这里分别以不同的车头时距表示的原因是为了消除由于起动延误带来的时间误差。
1.4 随机情况生成模型
车辆到达属离散型分布, 经验上常用泊松分布拟合[1]。车辆到达信号交叉口的特征对车辆在信号交叉口处的延误, 有着较大的影响。在已有的文献中, 通常假设路段中的车流到达是服从泊松分布[2], 而事实上已知, 泊松流的分流是泊松流, 泊松流的合流也是泊松流[3]。朱丽颖通过对在各个上下车人数情况下的上下车时间数据开展K-S检验, 其检验结果均表明上下车时间服从正态分布, 因此可以用其均值代表总体的平均水平[4]。
通过上述研究, 最终确定了以上下车人数服从正态分布, 交叉口到达车辆服从泊松分布进行随机情况试验, 并取不同的参数进行对比分析。
2 试验平台结果分析
通过大量的初始值的输入, 在保证一定的信号配置、车速和加速度等的前提下, 进行了大量数据的输出。从这些数据中发现了由于发车时刻的不同会产生不同的延误差, 选择合适的发车时刻可以有效地减少延误时间。由于选取的站比较少, 如果适用于实际线路, 延误的缩小也必然是十分可观的。在大量的实验数据中选择分析绘制统计图, 如图1, 图2。
从所选的典型延误时间可以看出, 在站点数为5个、交叉口为5个、前后发车时间相距100s的试验中, 总的延误时间在50s左右徘徊, 可是最大差可达9s之多, 占最长延误时间的14.6%。通过对上图的观察发现, 10 000次的数据大约服从正态分布, 340s的发车时刻延误的正态曲线峰值大约35s, 而440s的发车时刻延误的正态曲线峰值大约45s, 如此看来, 减少的10s延误与45s比值高达22.2%, 可见由于发车时刻的不同延误时间的差异还是很可观的, 寻找最优发车时刻是可寻的并且有实际的现实意义的。
3 结论
本研究在公交专用道车辆运行相互影响较小的理想情况下, 把公交站点的停车时间和交叉口的排队的情况考虑在内, 将公交沿线的交叉口延误时间作为行车延误, 通过对车辆的不同时刻调度产生了直观的延误差异, 不仅验证了理论的可行性, 也为不同发车时刻的延误时间预测给出了实际的可行的模型, 同时提供了确立公交线路延误最小的有效的试验平台, 对公交延误减小有一定意义。
摘要：本文通过对公交调度及交叉口信号系统的研究, 提出公交调度与交叉口信号协调理论, 试图通过调整公交发车间隔使其更好的适应现有的路线上信号系统, 减少公交车辆在交叉口延误时间。本文建立基于公交专用道公交车行程时间预测模型, 并创建试验平台, 验证了理论的可行性, 对减少公交车辆交叉口延误, 提高公交车辆运行效率有借鉴意义。
关键词：公交调度,公交专用道,交叉口信号,行程时间预测模型
参考文献
[1]任福田, 刘小明, 荣建.交通工程学[M].北京:人民交通出版社, 2005:107-117.
[2]周玉元, 何清泉, 周铁军.一类休假排队模型及其在红绿灯问题中的应用[J].湘潭大学自然科学学报, 2002, 24 (2) :18-20.
[3]孟玉珂.排队论基础及应用[M].上海:同济大学出版社, 1989:200-205.
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