车联网环境下实时自适应交通信号控制策略

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车联网环境下实时自适应交通信号控制策略

交通拥堵导致的众多城市问题已经引起了人们的注意。如何在现有城市道路条件下提高道路的利用率，是缓解交通拥堵的根本方法。交通拥堵发生的主要原因在于，交叉路口交通信号控制系统的信号配时不合理。因而，开发出了各种不同的交通信号配时策略。这些策略可以分为固定配时和感应配时，固定配时策略根据交叉路口的历史数据，对交通信号进行配时；感应配时策略则根据交叉路口周围的基础交通设施，对过往的汽车状态（位置、速度和加速度）进行检测，根据检测结果对交通信号进行配时。由于交叉路口汽车流量的变化十分迅速，因此固定配时无法做出迅速调整，而感应配时则主要依赖于基础交通设施上布置的传感器，安装和维护成本过高。基于新兴的车载网络，给出一种利用车载网络数据对交通信号进行自适应配时的控制策略。

自适应配时控制策略的核心是，利用车载网络实现车-车和车-基础设施的通信来获得交叉路口附近完整的汽车状态描述，并对交通状况进行预测。基于定义的目标函数确定最佳配时控制策略，利用汽车车载网络数据获取当前汽车状态。由于车载网络并非完全普及，因而安装车载网络的汽车还是利用自身的传感器对周围汽车的状态进行估计。将测得的数据传递给交通信号控制系统，建立一个汽车到达交叉路口的“抵达表”。这里的交通信号控制系统只进行数据通信，不进行汽车状态检测，因而成本较低、维护简单。在定义目标函数方面，设计的自适应控制策略共定义了两种目标函数，分别为最小化汽车等待时间和最小化汽车等待队列。利用交通仿真软件VISSIM模拟真实的交叉路口环境对自适应配时控制策略进行仿真。结果表明：与固定配时策略相比，若将目标函数设定为最小化汽车等待时间，则汽车通过交叉路口的等待时间降低25%，交通流量增加30%；若将目标函数设定为最小化汽车等待队列，则汽车通过交叉路口的等待时间降低16.33%，而交通流量则增加47%。

刊名：Transportation Research Part C（英）

刊期：2015年第55期

作者：K.Larry Head

编译：王淼