遗传算法在信号配时优化中应用探究摘要：针对城市交叉口信号配时问题，基于遗传算法，建立以延误最小为控制目标，以有效绿灯时长和饱和度为约束条件的优化模型•采用实数编码、轮盘赌选择及单点交叉运算等方法对各代解的复制、交叉及变异过程进行模拟,利用生物进化规律实现信号配时方案的优化•选取实际信号交叉口进行交通调查，应用传统Webster算法和遗传算法进行对比研究•通过算法模拟及计算得到，两种算法均在一定程度上提高了交叉口的运行效率，而遗传算法可以获取更优的信号配时方案，有效地将研究信号交叉口的延误降低59.73%.关键词：交通控制；信号配时;遗传算法;延误Abstract：Inordertodealwiththesignaltimingproblemoftheurbanintersections,anoptimizationmodelisestablishedbasedonthegeneticalgorithms,withaminimumofthedelayasthecontrolobjective,aswellastheeffectivegreenlighttimeandthesaturatedrateastherestrictedfactors.Bymeansofrealvariablesencoding,roulettewheelselectionandsingle-pointcrossover,theSimulationoftheprocessesofthereproduction,crossoverandmutationofeachgenerationisdone,whichachievesthesignaltimingprogramoptimizationusingthelawsofbiologicalevolution.ThetrafficsurveyofthesignalizedintersectioniscarriedouttosupportthecomparativestudyoftheapplicationsofthetraditionalWebsteralgorithmsandthegeneticalgorithms・Itisfoundthattwoalgorithmscouldimprovetheoperatingefficiencyoftheintersectiontosomeextent,whilethegeneticalgorithmswouldgetbettersignaltimingoptimizationprogram,whicheffectivelyreducesthedelayoftheaimedsignalizedintersectionby59.73%.Keywords：trafficcontrol；signaltiming；geneticalgorithms；delay中图分类号：TP180引言随着城市化和机动化进程的加快，城市交通拥堵问题日益严重•信号控制交叉口作为道路网络中交通流汇集交错的地点是通行能力的瓶颈•如何合理地设置交叉口信号配时方案，充分满足交通流量需求并有效地利用交叉口的时空资源,对于提高道路通行效率与缓解交通拥堵状况具有重要意义.目前，国内外关于信号配时的研究工作已取得了丰富的成果.传统的配时方法[1]包括韦伯斯特配时法、冲突点法、估算法以及临界车道法等，主要从交通流各参数间的关系出发,寻求最佳的控制方案•而近年来，智能算法的相关研究工作也相继展开，许多学者考虑将遗传算法、蚁群算法、神经网络技术及模拟退火技术等智能算法应用于信号配时研究[2][3][4][5]，通过模仿自然规律求解问题，实现了良好的适用效果•其中，遗传算法是目前应用最广泛、理论最完善的一种智能算法，可用于解决交通问题、作业调度与排序、可靠性设计及车辆路径选择与调度等问题.因此，本文考虑应用遗传算法分析交叉口的信号控制问题并优化信号配时方案，对于实现高效的城市交通控制与管理具有一定的指导意义.1信号配时优化问题1.1信号配时基本参数信号配时问题主要考虑三个信号控制参数：周期长度、绿信比及相位.(1)周期长度.即信号灯变化循环一次所经历的时间，包括绿灯、黄灯和红灯时间•一般信号灯最短周期不小于36s[6]，保证车辆可以顺利通过交叉口；最长周期不超过150s[7],减少排队车辆及其延误•适当的周期长度是实现交叉口处车流的有效疏散、提高交叉口通行效率的重要保证.(2)相位•对于单交叉口而言，一个绿灯信号(放行交通流方向）称为一相.一个周期长度包括所有相位通行时间之和与信号损失时间（一般为全红时间）.（3）绿信比•即有效绿灯时间与周期长度的比值（本文考虑有效绿灯时间为绿灯时长）•合理分配各相位的绿灯时间（绿信比），可以最大程度地降低排队车辆及其等待时间•为满足各相位的通行需求，需在周期长度的约束下，协调各方向的交通流情况，确定各相位的绿信比.1.2优化模型国内外常用的信号交叉口交通控制效益指标［8］主要包括通行能力、饱和度、延误、服务水平、行程时间、停车次数、油耗以及排队长度等.其中延误是反映车辆在交叉口受阻程度的评价指标，与交叉口信号配时参数密切相关.合理的信...