基于粒子群理论的干道协调控制优化研究1.pdf

基于粒子群理论的干道协调控制优化研究——靳文舟黄一峰荣利利 李傻辉 刘颖杰 31 基于粒子群理论的干道协调控制优化研究 靳文舟 黄一峰 荣利利 李俊辉 刘颖杰 (华南理工大学广州510640) swarm 摘 要 基于粒子群优化(particleoptimization，PSO)算法及车流离散理论，提出了以 车流延误最小为目标的相位差优化模型。该模型为共用干道的一系列交叉I：1组成的线控系统。介 绍了车流通过线控系统交叉口停车线后的流率一时间规律，建立了车流通过线控系统交叉口时产 生延误的计算方法。仿真试验运行结果表明，该模型能更准确地反映现实的交通运行情况，为干道 交通运行提供更好的控制效果，模型的递推形式有利于计算机编程实现，较双向绿波数解法优越。 关键词城市主干道协调控制系统；最小延误；相位差}粒子群优化 中图法分类号：U491文献标识码：A 0 引 言 ’J；U引．I土LJ土L ! ! !——一 ～·r卜…～…_．…………·．+一…～·+·L…一…． 对几个连续的交叉口采用独立信号控制时， ———■i i i ； 某个交叉口的绿灯时间可能比较长，信号之间彼 此不协调，车辆可能会经常遇到红灯，造成频繁的 图1线控系统入口示意图 停车和起动。因此，有必要对干线或者主交通流方 1．2确定车流通过线控系统入口停车线后的流 向的路段交叉口信号进行协调控制，人们提出了 率一时间规律 城市干道绿波协调控制方法，其设计方法通常有 设主干道入171处平均流量为q，，辅道右转车 图解法和数解法。除此之外，关于主干道相位差优 流量为q：。车辆驶出进口道的流率可简化为2个阶 化问题，已有学者进行了相关研究，并且建立了一 段：①饱和流率的均匀流；②非饱和均匀流，其 些有代表性的数学模型[1-s]。 流率等于该进口随机到达率的平均值。红灯开启 时车流开始在停车线排队，经过红灯时间t，之后， 1城市主干道控制系统相位差优化 车辆的排队开始消散，车队完全消散需耗时t。。由 数学模型建模 排队车辆数守恒有：f。=厶Xq-／(钟一g。)。 1．1模型的描述 1．3用D·I·罗伯逊车流离散公式对车流进行 线控系统。线控系统由S。，S：’．．·，S。共恕个共 离散化处理 用于道的交叉口组成，相邻交叉口之间距离分别 以q(i)为离散化处理输入量，应用D·I·罗 为Z。，如，…，l。一。。定义：相邻的两个交叉口组成线 伯逊车流离散公式对车流进行离散化处理。为了 控系统的一个子系统，那么有咒个交叉口的线控 准确地模拟车流的离散过程，本模型中车流离散 系统就有，z—1个子系统。对于每个子系统：上、下 时间段取1s。 行车流流入子系统主干道(以小时为单位、包括辅 ．j．．-——t (1) qd(j)=∑q。(i)F(1一F)‘一叫’ 道的右转汇人车流)的平均交通量分别为q。，q。，