Advertisement

交叉口混合交通流的高维多目标信号优化控制

  •  5星
  •     浏览量: 0
  •     大小:None
  •      文件类型:None


简介:
本文探讨了在复杂交叉口环境下,针对多种类型车辆设计的一种高效、智能的多目标信号控制系统,旨在实现交通流量的最大化与等待时间最小化的双重目标。通过建立高维度模型并运用先进的算法技术进行优化,该系统能够显著提升城市道路网络的整体运行效率及安全性。 为了提高我国城市道路交叉口混合交通流智能信号控制的效率,本段落提出了一种基于高维多目标进化算法的交叉口混合交通流信号智能优化控制方法。首先,我们设计并改进了一个新的高维多目标进化算法GRMODE,并在此基础上进行了多项关键技术的创新与完善;其次,我们将此算法应用于交叉口混合交通流中,构建了相应的高维多目标信号优化控制系统模型,并提供了五项性能指标最优的信号控制方案。通过在南京市的实际交叉路口进行仿真实验,结果表明基于GRMODE算法的控制模型能够使机动车平均延误、停车次数、通行能力以及非机动车和行人的等待时间等多项关键性能指标同时达到最佳状态,从而显著提升了交叉口智能信号控制系统的工作效率。

全部评论 (0)

还没有任何评论哟~
客服
客服
  • 优质
    本文探讨了在复杂交叉口环境下,针对多种类型车辆设计的一种高效、智能的多目标信号控制系统,旨在实现交通流量的最大化与等待时间最小化的双重目标。通过建立高维度模型并运用先进的算法技术进行优化,该系统能够显著提升城市道路网络的整体运行效率及安全性。 为了提高我国城市道路交叉口混合交通流智能信号控制的效率,本段落提出了一种基于高维多目标进化算法的交叉口混合交通流信号智能优化控制方法。首先,我们设计并改进了一个新的高维多目标进化算法GRMODE,并在此基础上进行了多项关键技术的创新与完善;其次,我们将此算法应用于交叉口混合交通流中,构建了相应的高维多目标信号优化控制系统模型,并提供了五项性能指标最优的信号控制方案。通过在南京市的实际交叉路口进行仿真实验,结果表明基于GRMODE算法的控制模型能够使机动车平均延误、停车次数、通行能力以及非机动车和行人的等待时间等多项关键性能指标同时达到最佳状态,从而显著提升了交叉口智能信号控制系统的工作效率。
  • 优质
    本研究探讨了在复杂道路网络中优化交通信号控制系统的方法,旨在提高交叉路口的通行效率和交通安全。通过分析车辆流量数据,提出了一种自适应调整信号灯时序的新算法,以缓解高峰期拥堵问题,并减少环境污染。该方法结合机器学习技术预测未来交通状况,为城市智能交通系统的发展提供了新的思路和技术支持。 本代码设计用于十字路口的交通灯系统,使用Quartus II软件进行开发。该系统的功能是通过DE2实验板上的LED发光二极管显示车辆通行的方向(东西方向一组、南北方向一组),并通过数码管显示每个方向剩余的时间。 具体工作顺序如下:首先,东西方向红灯亮45秒;接着,南北方向绿灯延迟2秒后开始亮36秒,随后黄灯亮起持续5秒钟。然后,南北方向变为红灯并保持45秒;之后,东西方向的绿灯在先点亮2秒后再亮40秒,并且同样地,在该阶段结束后黄灯会亮起5秒钟。整个过程将按照上述顺序循环进行。 此外,系统还具备应急处理功能:当发生紧急事件时(如十字路口出现严重的交通事故),可以强制某个或两个方向的交通信号保持红灯状态或者绿灯状态;同时在特定情况下,允许所有方向均显示为红灯以禁止车辆通行。在这种特殊状况下,东西和南北两个方向将分别通过各自的两位数码管来实时展示其当前亮灯的时间信息。
  • 城市系统设计
    优质
    本项目旨在设计一套智能的城市交叉路口交通信号控制方案,通过优化信号灯时序管理,提升道路通行效率及交通安全。 ### 城市交道口交通灯控制系统设计 #### 一、系统概述 城市交道口交通灯控制系统是一项重要的基础设施项目,旨在提高道路交叉口的交通安全性和通行效率。本设计针对城市道路的特点,提出了一种基于单片机的智能交通灯控制方案,通过合理的信号配时和智能化管理来确保各类交通工具的安全与顺畅。 #### 二、功能要求 1. **基本功能**: - 支持四个方向的车辆及行人通行。 - 各个方向均配备相应的指示灯,并有数字计数器显示剩余等待时间。 - 提供紧急情况下的全路口禁行机制,保障行人安全疏散需求。 - 特种车辆(如消防车、救护车)优先通过功能。 2. **高级功能**: - 为视力障碍者提供盲人语音提示系统以确保其过街的安全性。 - 根据实时交通流量调整各方向的绿灯时间,例如在高峰时段增加直行绿灯的时间长度。 - 手动控制选项允许交警进行必要的人工干预。 #### 三、方案论证 本段落档提出了三种不同的设计方案: 1. **方案一**: - 控制器:采用标准AT89C52单片机。 - 显示方式:使用三位LED数码管显示倒计时;指示灯则由双色高亮LED组成。 - 特点:通过动态扫描技术减少端口资源占用,红外线技术用于特种车辆的优先通行。此方案电路简单、可靠性强且维护方便。 2. **方案二**: - 控制器:采用AT89C2051小单片机。 - 显示方式:利用16×16点阵LED发光管进行图案显示。 - 特点:通过74LS595实现串行端口扩展,使用74LS154进行动态扫描。尽管显示效果好,但硬件成本较高且耗电量大。 3. **方案三**: - 控制器:同样采用AT89C2051小单片机。 - 显示方式:采用LCD液晶点阵显示器实现显示功能。 - 特点:占用端口资源最少,硬件简单并具有低功耗特性。然而,该方案的亮度不足需要额外增加背光支持。 **综合评估**:鉴于成本、易用性和实用性等因素考虑,最终选择了方案一作为实施模型。此方案在保证高性能的同时也具备经济性,并且便于后期维护和升级。 #### 四、系统硬件电路设计 本系统的控制核心是AT89C52单片机,其主要组成部分包括: 1. **控制系统模块**:负责处理所有逻辑运算及信号输出。 2. **通行灯显示与控制模块**:根据指令调控各个方向的指示灯状态。 3. **时间倒计时显示器**:采用三位LED数码管来展示剩余等待时间。 4. **自动特种车辆检测系统**:通过红外线传感器识别接近的特种车辆并执行相应操作。 #### 五、关键技术点 1. **动态扫描技术**:用于节省端口资源,实现多个显示设备的同时工作效果。 2. **红外线发射与接收**:确保特种车辆能够优先通行的功能得以实现。 3. **LED驱动电路设计**:保证指示灯的稳定运行,并通过限流电阻防止过载现象发生。 4. **电源管理技术**:系统采用5V稳压电源供电,利用7805芯片保持电压稳定性。 5. **软件开发**:使用汇编语言编写控制程序以实现交通信号自动化。 本段落档详细介绍了城市交道口智能交通灯控制系统的设计要求、方案选择及硬件电路设计等方面的内容。通过对不同方案的对比分析后确定了一套经济高效且实用性强的解决方案。
  • CTM_MATLAB_MASTER_ZIP_仿真模型_ctm_matlab__
    优质
    本资源包包含CTM_MATLAB交叉口交通流仿真模型代码和文档,用于研究与模拟复杂路口车辆流动状况及优化策略。 几个交叉口的细胞传输模型仿真可用于交通流观测及信号交叉口控制等领域。
  • 利用遗传算法进行配时(2010年)
    优质
    本研究运用遗传算法对交叉路口信号配时进行了多目标优化探索,旨在提高交通流畅性和安全性。发表于2010年。 为了提高城市交叉口的通行效率并减少机动车尾气排放,本段落提出了一种利用遗传算法进行多目标优化的方法,并开发了基于该方法的城市交通微观仿真模型。通过仿真试验发现,这种多目标优化策略能够显著提升交通信号控制的效果,同时改善环境质量。
  • 城市车速与灯协同
    优质
    本研究探讨城市交叉路口车辆速度与信号灯协调优化控制策略,旨在提高道路通行效率和交通安全。通过模型建立及仿真分析,提出一套适用于不同交通流量状况下的动态调整方案。 为了减少城市交通中的行车延误与燃油消耗问题,在人类驾驶车辆与自动驾驶车辆混合的交通环境中,提出了一种基于交通信息物理系统(TCPS)的车辆速度与交通信号协同优化控制方法。首先,综合考虑路口处的交通信号、人类驾驶车辆和自动驾驶车辆之间的相互作用影响,设计出一种适用于这两种类型车辆混合组队特性的过路口速度规划模型;其次,考虑到单一应用车辆速度规划时存在的局限性(即无法减少通过路口的时间延误且容易出现无解情况),提出了一种双目标协同优化模型。该模型能够同时考虑车辆的速度规划与路口交通信号控制,从而有效降低燃油消耗并缩短平均通行时间。由于此类问题求解的复杂性,设计出一种遗传算法和粒子群算法相结合的混合策略来解决这些问题。通过在SUMO平台上的仿真实验验证了所提出方法的有效性和可行性。
  • 系统设计
    优质
    本研究聚焦于提升城市道路网络中交通信号控制系统效率与智能化水平的设计方案,旨在缓解交通拥堵、提高行车安全及减少环境污染。通过算法创新和智能技术应用,实现更优的实时交通流量管理,为智慧城市发展提供重要技术支持。 设计一个交通灯控制系统如下:初始状态下所有方向均为红灯,并持续2秒;随后进入状态1(10秒),此时东西向为红色而南北向为绿色;接着是状态2(3秒),在此期间,南北绿灯熄灭并闪烁黄灯三次,同时保持东西红灯不变;之后进入状态3(15秒),这时东西方向转为绿灯、南北方向变为红灯;紧接着是状态4(3秒),此时东西向的绿灯熄灭并且闪烁黄灯三次,而南北方向仍然维持红灯不变。完成上述四个阶段后系统将回到初始的状态并开始新一轮循环。 在紧急情况下可以使用应急开关使所有交通信号同时转为红色以确保安全通行,并允许特殊车辆不受限制地通过路口;待特殊情况结束后再把该开关复位到原来的位置,此时整个控制系统会自动恢复正常工作模式。
  • 城市系统PLC编程设计
    优质
    本项目旨在通过PLC技术优化城市交叉路口交通信号控制系统,提高道路通行效率与安全性。通过对交通流量的智能分析和实时调控,减少交通拥堵及事故发生率,构建更加智慧化的城市交通环境。 在城市十字路口交通灯控制系统的PLC程序设计中,正确设置定时器的延时时间和触发条件至关重要。定时器指令被广泛应用于各个方向信号灯的亮灭时间管理,确保交通流有序进行。 例如,在按下启动按钮后,东西南北四个方向的右行绿灯应一直点亮并保持下去。此时可以通过设定定时器来监控其他方向信号灯的状态变化:当南北方向直行绿灯点亮10秒后,需要通过定时器触发其闪烁2秒;之后绿灯熄灭,黄灯亮起持续3秒,最终红灯亮起。这个过程要求精确的定时控制,确保每个阶段切换准确无误,避免交通混乱。 状态转移图(SFC)编程法是另一种适用于时序控制系统的方法。在SFC中,系统工作流程被分解为一系列步骤或状态,并通过特定条件触发状态间的转换。对于交通灯控制系统而言,每个信号灯的变化可以看作是一个状态,而状态间转移则由时间延迟或其他逻辑条件决定。 例如,在启动后的第一个状态下,所有方向的右行绿灯会一直点亮;进入下一阶段时,南北方向直行绿灯开始计时10秒;随后转换至绿灯闪烁2秒的状态;再下一个阶段中,绿灯关闭,黄灯亮起持续3秒;最后黄灯熄灭后红灯亮起,并触发东西方向左行绿灯点亮。这种编程方式清晰地定义了系统在不同时间点的行为,有助于提高程序的可读性和维护性。 梯形图(Ladder Diagram)是PLC中最直观和常用的图形化编程语言之一,非常适合时序控制系统的编程需求。交通灯控制系统中的每个信号灯控制逻辑都会详细绘制出来,包括启动条件、延时时间和状态转换条件等。 例如,在南北方向直行绿灯的亮灭控制中,梯形图可能包含一个常开触点代表启动按钮,一个定时器用于计时10秒,以及一个线圈表示绿灯。此外还会有子程序调用以实现闪烁控制功能。通过这些图形化元素组合可以直观展示信号灯控制逻辑流程,便于程序员理解和调试。 城市十字路口交通灯控制系统的设计涉及多个技术知识领域,包括合理应用定时器指令、设计状态转移图以及掌握梯形图编程技巧。深入理解并实践这些知识点有助于提升系统的可靠性和效率,为城市的交通安全提供技术支持。此外,选择合适的PLC机型和进行有效的输入输出点分配也是确保系统稳定运行的关键因素之一。 综上所述,城市十字路口交通灯控制系统的PLC程序设计是一个复杂但有序的过程,需要综合运用多种编程技术和策略以实现高效、安全的交通管理目标。
  • 灯模拟程序
    优质
    交叉路口交通信号灯模拟程序是一款用于仿真和分析城市道路交叉口处信号控制系统运行情况的应用软件。它能够帮助研究人员、工程师及学生探索不同配置下交通流量的变化,优化交通管理策略以减少拥堵,提升通行效率。 这段文字描述了一个用C++编写的课程设计项目——模拟交通信号灯。该项目能够顺利编译并通过测试,代码包含详细讲解与注释,有助于学习编程语言。它可以用于完成课程或毕业设计任务,并且运行效果如同实际十字路口的交通信号灯一样真实,实现了良好的模拟效果。
  • 智能方案.pptx
    优质
    本PPT探讨了针对城市交通拥堵问题提出的创新性解决方案,通过介绍一种先进的交通信号控制系统优化策略,旨在提高道路通行效率和交通安全。该系统利用人工智能算法实时调整信号灯时序,有效缓解高峰时段的交通压力,并减少环境污染。 ### 智能交通信号控制的优化 #### 一、智能交通信号控制现状分析 当前我国多数城市的交通信号控制系统面临以下几方面的问题: 1. **设备陈旧**:许多城市仍在使用传统的定时控制方式,缺乏智能化和自适应能力。这导致信号配时不合理,无法有效应对流量变化。 2. **系统独立运作**:各地的交通信号控制系统相对独立运行,缺少有效的信息交换与协调机制,影响整体优化调度效果。 3. **数据利用不足**:现有系统的实时监测能力和快速反应调整不够强,影响了控制精度和时效性。 #### 二、智能交通信号控制的重要性 实施智能化管理对于提高道路通行效率、保障交通安全及城市管理水平具有重要意义: 1. **提升通行效率**: - 实时感知并动态调节信号灯配时,缩短车辆等待时间,减少拥堵。 - 协调多个路口的信号灯配合,优化区域交通状况。 2. **确保安全**: - 根据实时情况灵活调整信号时长,降低交通事故风险。 - 利用智能设备监测并处理安全隐患。 3. **提升管理水平**: - 智能化控制系统是城市交通管理的关键部分,有助于提高精细化程度。 - 通过数据分析为规划和管理提供科学依据。 - 实现信息共享与协同控制,全面提升综合效能。 #### 三、交通信号控制的基本原理 智能交通信号控制旨在确保流畅通行、提升道路安全性及优化分配。主要包含以下方面: 1. **目标设定**:包括流畅性保障、安全提高、资源合理配置和拥堵缓解。 2. **方式选择**:定时控制、感应控制与自适应控制等方法的应用。 3. **参数设置**:绿灯时间、红灯时长及黄灯等待期的调整。 #### 四、智能交通信号控制算法介绍 涉及多种先进算法,主要包括: 1. **自适应控制算法**: - 根据实时流量数据动态调节配时方案。 - 利用机器学习预测未来需求并提前优化配置。 - 考虑路口类型、流量变化及行人需要等多重因素。 2. **多目标优化算法**: - 同步考虑交通效率、排放减少和行人的满意度,寻找最佳信号配时方案。 - 使用进化或粒子群方法搜索最优解。 - 平衡各目标间的矛盾,确保综合效果最理想。 3. **强化学习算法**: - 通过与环境交互实现策略优化,以最大化效率或最小化拥堵程度为目标。 - 设计合适的奖励机制激励系统改进性能。 - 能够适应复杂多变的交通状况,并具备强大的鲁棒性和灵活性。 #### 五、算法优化及实施方法 针对上述算法,主要从以下几个方面进行提升: 1. **算法优化**:通过模型改进和增加约束条件来提高计算效率与准确性。 2. **数据融合**:结合多种传感器的数据源进行全面采集分析。 3. **系统集成**:与其他交通管理系统(如GPS导航、信息发布等)实现信息共享与协同工作。 4. **用户体验提升**:关注行人及驾驶员需求,优化系统的友好性和便捷性。 #### 六、效果对比分析 实施智能控制方案后可显著改善交通状况: - **通行效率**:平均等待时间减少,路口拥堵现象得到缓解。 - **安全性**:交通事故率降低,保障了参与者的安全。 - **环境保护**:通过缩短不必要的等待时间和行车距离减少了尾气排放。 #### 七、面临的挑战 智能信号控制技术虽然取得显著进展但仍面临一些挑战: 1. **数据采集难度大**:如何高效且高质量地收集交通数据是一个难题。 2. **系统兼容性问题**:现有控制系统与新系统的整合存在障碍。 3. **法律法规限制**:不同地区的法规对智能信号控制有不同的要求和约束条件。 4. **公众接受度低**:新技术的推广需要获得公众的认可和支持。 #### 八、未来展望及建议 随着人工智能等技术的发展,智能交通信号控制将展现出更广阔的应用前景。为此提出以下几点建议: 1. **加强技术研发**:继续加大对相关技术的研发投入,提高算法智能化水平。 2. **完善法律法规体系**:为新技术应用提供法律支持和保障。 3. **促进跨界合作**:鼓励跨学科、跨行业交流合作共同推进智能信号控制发展。 4. **增强公众教育**:提升大众对智能交通系统的认知度与接受程度。 总之,智能交通信号控制系统在提高道路通行效率、确保交通安全及城市管理水平方面具有重要作用。面对未来挑战需要不断创新和完善相关技术和策略以应对复杂多变的交通环境,并构建更加安全高效的城市交通体系。