Vistro在城市道路干线协调中的应用研究上海 不哭
刘晓伟;梅冬晨
【摘 要】在城市道路网中,路网优化的主要内容是信号协调,而信号协调又以干线协调为主.文章阐述了Vistro的路网优化原理及相关参数配置方法,介绍了Vistro应用于城市道路干线协调的相关方法理论,并以唐山市北新道为例,使用遗传算法对交叉口信号控制方案进行干线协调优化分析,得到了优化后的效果图.结果证明,Vistro在城市道路干线协调中具有较好的实用性和高效性. 【期刊名称】《西部交通科技》
【年(卷),期】2016(000)003
【总页数】6页(P80-85)
【关键词】城市道路;路网优化;Vistro;信号协调;干线协调
法【作 者】刘晓伟;梅冬晨
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【作者单位】中国人民公安大学交通管理工程系,北京 102623;中国人民公安大学交通管理工程系,北京 102623
【正文语种】中 文
【中图分类】U412.37
随着城市道路里程的不断增长和机动车拥有量的快速增加，城市道路拥堵和排队延误现象已经司空见惯。然而，随着智能交通技术的不断发展，各种有效解决问题的措施和方法如雨后春笋般涌现。解决城市道路拥堵和排队延误问题的关键是对干线交通信号进行优化协调，通过对城市道路交叉口实施协调控制，使道路交通流的时间延误改善200%～400%[1]。干线协调的方法分为两类：(1)使协调方向上绿波带宽度最大化[2-5]；(2)最佳效能指标法(行程时间、延误和停车率等)[6-8]。以绿波带宽最大化为目标时并不能保证效能是最佳的，但由于延误、停车率等值不便于直接测量得到，所以第二个方法实际应用较少[9]。
本文提供一种能够便于城市道路干线协调实施的方法。主要介绍Vistro的路网优化功能原理以及在干线协调中如何发挥作用的，通过唐山市北新道的实例，直观地展示Vistro以绿波带
宽最大化为目标的运行效果。由于本文主要研究的是干线协调的结果，所以无法使用Vistro得出协调优化前后的效果图，仅通过最终形成的绿波带来展示。
Vistro提供了健壮的网络优化功能，它考虑了信号控制交叉口之间的相互作用。这种相互作用不能使用《道路通行能力手册》中的方法来分析，而是根据车队在路网中旅行的模式，来建立车队分散模型的。Vistro中自带的车队分散模型提供了车辆延迟和停车次数，考虑到所包含的交叉口信号方案以及它们在时间和空间上的相对位置(信号偏移量和交叉口的距离)。优化的目标是协调信号配时，这样车辆可以连续通过几个绿灯控制的交叉口。在Vistro中，路网优化将优化那些属于同一个信号协调组的所有信号，无论它们是否是线性的或与路网的环境保持一致。良好的协调方案要求信号控制器具有相同的周期时间或者周期时间比率是2∶1(如果勾选了“允许半周期”的选项)。如果在一个信号协调组中所有的控制器不具有相同周期，或者“周期优化”选项没有被勾选，那么路网优化时就不会对这个信号协调组进行优化。在这种情况下，Vistro就会把详细的信息生成到一个“”文件，这个文件可以在进度监控器中被打开。
此外，最有效的协调是彼此距离较近的信号交叉口。如果信号交叉口相互间隔距离较远，
那么车队就会在从一个信号到下一个信号之间完全消散。这种到达结果事实上是均匀分布的，等待时间不能通过偏移量的选择和其他配时参数而改变。因此，优化路网中的所有信号控制器是不可能一次就有效的。相反，它可能更有利于使用较远的交叉口来作为定义信号协调组的“自然”边界，也即允许哪些交叉口放在一起被优化。
2.1 路网交叉口优化步骤
使用路网优化时，交叉口的优化按照以下步骤：
(1)信号数据的输入，包括信号灯组的名称和顺序；
ibm x22(2)“协调类型”=“被协调的”；
(3)定义协调组；
(4)定义路线并分配权重。
信号协调组定义信号控制器组共同地被优化。在大多数情况下，控制器与交叉口之间的比例是1：1。属于同一个信号协调组的信号控制器之间进行协调。那就意味着交通模型中用
于计算目标函数的参数(延误和停车次数)，是任何两个属于同一个信号协调组的交叉口之间的车队产生的。
信号协调组是一个接一个地被优化的，即属于其他协调组的或者不是信号协调组的信控交叉口不进行优化协调。因此，在绝大多数情况下，相邻的信号交叉口属于相同信号协调组。
2.2 路网优化路径
(1)Vistro具有定义优化路径的能力，这些路径允许：
①通过观察时间-空间图可以看到优化的结果；
②路径“权重”是根据指定路径在路网优化时彼此的轻重缓急设置的。
(2)路径可以在路网编辑器中被定义：
①在工具栏中选定路径按钮；
②在路径开始的第一个交叉口单击鼠标左键；
③继续点击相邻路口定义路径。在创建路径时，路网中的路径将会被绿强调显示，同时箭头指示的方向就是旅行的路径；
④如果要删除上一个被选定的交叉口，可以使用键盘上的“退格键”；
⑤双击左键即可完成路径设置；
⑥在路网优化工作流中，定义路径的名称和权重。
(3)一旦路径被定义，就可以在路网优化工作流选项卡中选中路径，进行如下操作：
n 二甲基亚硝胺①删除路径：将会从路网中完全删除路径；
东邪西毒2011②创建反向路径：使用相同的节点和链路创建路径，但与被选择路径的旅行方向相反。
Vistro提供两个干线协调的算法选项：遗传法、爬山法。另外，车队分散模型也被应用。这两个算法是完全不同的，产生的结果也不相同。以下将通过车队分散模型来具体内容来描述每一种目标函数和设置。
3.1 遗传算法
遗传算法是Vistro中路网优化的默认算法，遗传算法(GA)广泛应用于多个需要进行优化的领域。在大量的书籍中都有遗传算法的详细叙述，如霍兰德1975年[10]和戈尔德贝尔格1975年[11]出版的书中都有相关阐释。遗传算法是受进化过程的启发，原理流程图如图2所示。
由个体(这里指的是信号设计)组成的种和个体本身都有一定的适当性(这里指的是目标函数、延误总和的权重和停车次数都被设定为最小限度)。每个个体都有一个可能被选择繁殖下一代的可能性，适应性越高这个可能性就越大(类比进化)。几个所谓的基因操作就可以在繁殖过程中被执行。即交叉、变异。与下一次迭代不会变得更糟，每一代的最佳个体直接接管下一代。
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