基于知识的信号交叉口配时设计系统_尹宏宾

第27卷第8期

1999年8月华南理工大学学报(自然科学版)JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScience)Vol.27　No.8

August　1999

基于知识的信号交叉口配时设计系统

尹宏宾　徐建闽　周其节

(华南理工大学交通学院　广州　510640)

摘　要　信号配时是影响信号交叉口通行能力的关键.本文根据专家系统的有关理论和信号交叉口的配时设计原理,研究了一种基于知识的信号交叉口配时设计系统,并编写了相应的软件.研究该系统的主要出发点是基于交通流的随机性和不确定性较强,难以用精确的数学模型加以描述,但是可以根据经验进行适当的分析.经过计算比较,本系统要优于目前的交叉口信号配时方法.

关键词　信号交叉口;配时设计;知识;通行能力

中图资料分类号　U121

的交叉口称为信号交叉口,.这里,信号控制是车辆、行人、,信号交叉:(1)信号相位设计,这决定了如何引导一个信号交叉;(2)信号配时设计,这是决定各个相位中各信号灯色(绿、黄、红灯)的运行.在这里将上述两个部分统称为信号配时设计.对信号交叉口而言,交叉口上某一入口车道上的通行能力可以使用下式计算:

C=ST(1)

其中:C—信号交叉口某一入口车道的通行能力(v/h);

S—该入口车道的饱和流量(v/s);

g—某相信号的有效绿灯时间(s);

T—信号周期长度(s).

由于饱和流量与道路的硬件设施有关,这样从上式可以看出,决定信号交叉口某一入口车道通行能力的是信号灯的配时参数.设计信号配时需要掌握信号交叉口的几何特征,交叉口交通流规律以及信号灯运行与交通流的关系.由于道路交叉口处的交通流的高度复杂性、随机性和不确定性,传统的配时方法是利用排队论、仿真等方法建立数学模型进行求解,但是其结果未必最优.本文根据信号配时设计的数学理论、信号系统运行经验和专家系统理论提出了一种基于知识的信号交叉口配时设计专家系统,并且编写了相应的软件系统.从实际使用情况看,该系统能够根据交叉口交通流冲突情况和交叉口的几何尺寸,决定采用何种信号配时方案.经过对比分析,该系统所给出的交叉口信号配时方案要优于目前常用的算法给　来稿日期:1998-12-01

　尹宏宾,男,1970年生,讲师;主要研究方向:交通控制与管理.

　第8期尹宏宾等:基于知识的信号交叉口配时设计系统　113出的结果,并且具有良好的用户界面,这为该软件的推广应用奠定了基础.目前在国内的有关文献资料中,尚没有看到有关这方面内容的介绍.

1　系统结构

基于知识的信号交叉口配时设计系统是根据有关交通参数和交叉口的几何尺寸设计一个孤立信号交叉口的信号运行方案,该方案主要涉及三个参数:信号周期、信号相位以及绿信比.基于知识的信号交叉口配时设计系统的结构如图1所示,下面介绍各个组成部分

:

图1　基于知识的信号交叉口配时设计系统的结构

Fig.1　Thestructureofsignaltimingsystemof1.1　数据输入

,交叉口几何尺寸包括交叉口所在位置、;交通流量数据包括交叉口各个.在作者开发的软件系统中,这些数据通过良好的用户界面输入1.2　配时方案生成

在配时方案生成中,建立了相关的知识库,知识库主要包括以下几个部分:

1.2.1　设计规则

设计规则包括信号配时过程中需要注意的假设条件、约束条件和设计条件等.主要有:(1)信号灯控制设置条件:设置交通信号可以解决平面交叉口的交通冲突问题,但是并不是所有的交叉路口都需要安装信号灯来指挥交通,也不是所有的交叉路口都能够仅靠信号灯就能解决交通问题.比如,在交通量不大的路口安装信号灯指挥交通,只会造成车辆和行人通过路口的延误.基于这种原因,本系统在参考国外的各种信号控制设置依据基础上,提出了符合我国国情的、以交通量需求和交叉口总交通流量比为标准的考察依据:

当交叉口总交通量少于该交叉口平均每车道25pcu/h的交通需求水平,即:

NN

i=1∑C(i,4)<25×i=1∑H(i)(2)

时,交叉口没有必要设置信号灯控制,否则就要设置信号灯控制.在上式中,N代表交叉口入口数,C(i,4)代表第i号入口总标准小汽车交通量,H(i)代表第i号入口车道数.

同时当交叉口总的交通流量比Y>0.95时,本系统建议在该交叉口处实施交通管制或建设立交桥.

(2)专用左转相位的设置条件:在交叉路口,直行车流和左转车流往往会形成冲突点.如果左转交通量较大,又与对向直行车同时放行,则极有可能在冲突点处形成交通拥挤和堵塞,要防止这种情况的发生,就必须在信号相位序列中增加左转相位.作者在设计本系统时,经过分析研究发现:当一个交叉口某一方向的左转车流与对向直行车流的冲突次数在每小时100次以上时,该冲突点的事故率将大大增加.因此,本系统将专用左转相位的设置条件定

　114华南理工大学学报第27卷　为:当信号交叉口某一入口方向拥有两条或两条以上的车道,并且该入口左转交通量与其对向直行车交通量中较小的一个大于每小时100pcu时,则为该方向设置专用左转相位.即:

H(i)≥2

min[C(i,3),C(j,1)]≥100(3)

其中,H(i)为该入口车道数,C(i,3)为该入口左转交通量,C(j,1)为对向直行交通量.

(3)相位限制:一般来说,交叉口相位数越少,利用率越高;相位数越多,就会使分配给各个相位的绿灯时间减少,从而增 …… 此处隐藏：2282字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……