面向紧急救援交通的路径级信号控制策略研究

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为提高紧急救援交通响应效率,减少其在途中时间,因此在救援OD沿途路径针对紧急救援交通制定高效、合理的信号配时策略意义显著。本研究针对紧急救援交通自身特征与救援路径信号控制要求,将紧急救援信号优先控制与路径信号协调控制结合,研究面向紧急救援交通的路径优先控制,进而考虑信号优先后的沿线交叉口公平效率,研究合理的信号过渡策略。首先,针对城市突发事件,对紧急救援交通的特征和需求进行详细解析。从突发事件的小概率、不可抗拒性、影响蔓延性等特点以及后果的危害性分析入手,引出紧急救援交通的概念。并对紧急救援的发生频率、显著交通特性进行分析,进而划分不同类型紧急救援车辆优先级别,给出紧急救援交通路径信号控制的目标,即紧急救援行程时间最短、对社会车辆影响最小、安全隐患指数最低。其次,针对紧急救援延误最小的目标,制定基于双层规划的紧急救援交通路径协调控制模型。在对紧急救援路径类别和特点分析的基础上,针对包括左右转向在内的阶梯型经典路径进行分析;进而,通过对经典Whitson模型的改进制定路径关联度模型,界定双层规划模型的协调范围。在此基础上,进行紧急救援交通控制的双层规划模型分析。其中,上层为紧急救援交通动态相位差模型,下层为紧急救援交通路径绿波模型。上层通过分析紧急救援到达时间与当前相位时间以及排队消散时间的关系,动态调整配时和相位差;下层依据转向通过能力的不同,求解转向带宽以及路径总带宽。再次,针对紧急救援信号优先对社会交通流的扰动作用,研究科学合理、公平有效的信号过渡策略。考虑到其他相位因紧急救援交通信号优先造成延误较大的影响,选取排队长度差异性和车均延误为目标,运用功效函数评分法建立紧急救援的多目标信号过渡优化模型,进而采取变异系数法确定相关模型变量的权重,并应用遗传算法对其求解。最后,将本研究提出的紧急救援多目标信号优化过渡方案与传统的立即过渡方案、两周期过渡方案、三周期过渡方案进行对比,运用Mixed Logit离散选择模型建立四种过渡方案的效用函数,并分别计算其选择概率。最后,以苏州市狮子山区域路网相关运行的实际数据为例,进行案例分析与仿真验证。对于紧急救援双层规划路径协调控制模型,仿真结果表明:本研究的路径信号协调优先双层规划模型相对于单点信号优先策略和无信号优先策略来说,能使紧急救援停车次数减小为0,延误分别减小4.7%、11.6%,行程时间分别小6%、18%,排队长度分别减小9.1%、16.8%,交叉口车均延误分别减小8.8%、7.1%。对于紧急救援信号过渡策略,Mixed Logit离散选择模型的计算结果显示,本研究的紧急救援多目标信号过渡优化模型平均选择概率为50.23%,相比经典的立即过渡、两周期、三周期过渡等平滑过渡策略效果显著,相关的TSIS仿真结果亦表明本研究的过渡模型相对于其他三种方案车均延误更小,进一步验证了Mixed Logit离散选择模型的结论。
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