車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下實(shí)時(shí)自適應(yīng)交通信號控制策略

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車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下實(shí)時(shí)自適應(yīng)交通信號控制策略

交通擁堵導(dǎo)致的眾多城市問題已經(jīng)引起了人們的注意。如何在現(xiàn)有城市道路條件下提高道路的利用率，是緩解交通擁堵的根本方法。交通擁堵發(fā)生的主要原因在于，交叉路口交通信號控制系統(tǒng)的信號配時(shí)不合理。因而，開發(fā)出了各種不同的交通信號配時(shí)策略。這些策略可以分為固定配時(shí)和感應(yīng)配時(shí)，固定配時(shí)策略根據(jù)交叉路口的歷史數(shù)據(jù)，對交通信號進(jìn)行配時(shí)；感應(yīng)配時(shí)策略則根據(jù)交叉路口周圍的基礎(chǔ)交通設(shè)施，對過往的汽車狀態(tài)（位置、速度和加速度）進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果對交通信號進(jìn)行配時(shí)。由于交叉路口汽車流量的變化十分迅速，因此固定配時(shí)無法做出迅速調(diào)整，而感應(yīng)配時(shí)則主要依賴于基礎(chǔ)交通設(shè)施上布置的傳感器，安裝和維護(hù)成本過高。基于新興的車載網(wǎng)絡(luò)，給出一種利用車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對交通信號進(jìn)行自適應(yīng)配時(shí)的控制策略。

自適應(yīng)配時(shí)控制策略的核心是，利用車載網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車-車和車-基礎(chǔ)設(shè)施的通信來獲得交叉路口附近完整的汽車狀態(tài)描述，并對交通狀況進(jìn)行預(yù)測。基于定義的目標(biāo)函數(shù)確定最佳配時(shí)控制策略，利用汽車車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取當(dāng)前汽車狀態(tài)。由于車載網(wǎng)絡(luò)并非完全普及，因而安裝車載網(wǎng)絡(luò)的汽車還是利用自身的傳感器對周圍汽車的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。將測得的數(shù)據(jù)傳遞給交通信號控制系統(tǒng)，建立一個(gè)汽車到達(dá)交叉路口的“抵達(dá)表”。這里的交通信號控制系統(tǒng)只進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，不進(jìn)行汽車狀態(tài)檢測，因而成本較低、維護(hù)簡單。在定義目標(biāo)函數(shù)方面，設(shè)計(jì)的自適應(yīng)控制策略共定義了兩種目標(biāo)函數(shù)，分別為最小化汽車等待時(shí)間和最小化汽車等待隊(duì)列。利用交通仿真軟件VISSIM模擬真實(shí)的交叉路口環(huán)境對自適應(yīng)配時(shí)控制策略進(jìn)行仿真。結(jié)果表明：與固定配時(shí)策略相比，若將目標(biāo)函數(shù)設(shè)定為最小化汽車等待時(shí)間，則汽車通過交叉路口的等待時(shí)間降低25%，交通流量增加30%；若將目標(biāo)函數(shù)設(shè)定為最小化汽車等待隊(duì)列，則汽車通過交叉路口的等待時(shí)間降低16.33%，而交通流量則增加47%。

刊名：Transportation Research Part C（英）

刊期：2015年第55期

作者：K.Larry Head

編譯：王淼