第 28 卷 第 4 期
Vol. 28 No. 4
控 制 与 决 策
Control and Decision
2013 年 4 月
Apr. 2013
基于多参数规划的单交叉口排队长度均衡控制
文章编号: 1001-0920 (2013) 04-0595-05
郝建根, 侯忠生, 柳向斌
(北京交通大学 电子信息工程学院，北京 100044)
摘 要: 交叉口信号控制是城市交通管理的重要手段, 解决城市拥堵问题需考虑交叉口的信号优化控制策略. 鉴于
此, 针对四相位定周期单交叉口, 采用存储转发方法建模, 以排队长度均衡为性能指标, 基于多参数规划方法离线地
给出交叉口信号的优化配时策略. 该策略根据交叉口车辆到达率, 实时地调整各相位绿灯时间, 以实现整个信号周期
内绿灯时间的充分利用. 通过 PARAMICS 平台进行的仿真实验表明了所提出控制策略的有效性.
关键词: 排队长度均衡；信号配时；存储转发；多参数规划
中图分类号: TP271 文献标志码: A
Vehicle queuing length balanced-control of the signalized isolated
intersection via multi-parametric programming
HAO Jian-gen, HOU Zhong-sheng, LIU Xiang-bin
(School of Electronics and Information Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China.
Correspondent：HOU Zhong-sheng，E-mail：zhshhou@bjtu.edu.cn)
Abstract: Intersection signal control is one of the essential approaches to urban transport management. The optimal signal
timing strategy of intersection should be considered in order to solve the traffic congestion. A signalized intersection with
four phases is investigated by the store-and-forward modeling, and a performance index based on queuing length balancing
is proposed. The signal timing strategy is solved off-line via multi-parametric programming. According to the vehicle arrival
rate, the green time of each phase is adjusted on-line based on the strategy to efficiently utilize passing time in whole cycle.
The simulation on PARAMICS platform shows the effectiveness of the proposed strategy.
Key words: queuing length balancing；signal timing；store-and-forward；multi-parametric programming
0 引引引 言言言
目前应用广泛的交通信号控制策略为定时控制
和感应控制
[1]
. 定时控制中信号周期和绿灯时间均固
定, 不能根据实时的交通状况调整绿灯时间; 感应控
制根据车辆到达情况进行控制, 虽然能有效利用车辆
到达信息, 但未考虑整个交叉口的交通状况. 采用上
述两种控制策略经常会导致交叉口出现某一相位的
排队长度远大于另一相位排队长度的现象.
Gazis 等
[2]
首次将存储转发建模方法应用于交通
控制中, 该建模方法将交叉口在整个采样周期内看作
连续的动态系统, 从而避免引入过多的离散变量, 已
成功地应用于交通走廊集中控制
[3]
和城市交通感应
控制策略
[4]
. 现有的研究均以支路中的车辆数作为状
态变量
[4-6]
, 均未考虑同一支路中不同相位排队长度
对交叉口通行效率的影响.
传统的饱和交叉口控制策略没有考虑性能优化
的问题. 文献 [8] 将系统的初始状态作为参数向量, 应
用多参数规划理论将系统最优控制问题转化为多参
数规划问题, 通过离线求解该问题, 得到受控系统最
优控制律的显式表达式. 当系统初始状态变化时, 无
需反复求解优化控制问题, 从而提高了受控系统的控
制性能.
考虑到多参数规划理论的优点, 本文将该理论引
入交叉口的控制中, 实现各相位间的协调优化控制.
以四相位定周期单交叉口为研究对象, 利用存储转发
方法建模, 提出了基于排队长度均衡的性能指标. 利
收稿日期: 2011-12-29；修回日期: 2012-03-16.
基金项目: 国家自然科学基金项目(60834001, 61040050)；工业控制技术国家重点实验室开放课题项目(ICT1114);
中央高校基本科研业务费专项资金项目(2011JBM008).
作者简介: 郝建根(1983−), 男, 博士生, 从事智能交通系统的研究；侯忠生(1962−), 男, 教授, 博士生导师, 从事无模型
自适应控制理论、数据驱动控制等研究.
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