基于仿真寻优的交叉口几何设计和信号控制协同优化模型

来源：中国血液净化杂志2025年第6期北京时间：

作者：赵靖, 巩凯琦, 章程

单位：上海理工大学　交通系统工程系，上海　200093

摘要：<p>交叉口优化设计是提升城市道路通行效率的重要举措。现有方法依赖于交叉口车流运行评价指标的解析表达，难以适用不同设计模式整体优化。为了提高交叉口优化设计模型的灵活性和可拓展性，提出一种基于仿真寻优的几何设计和信号控制协同优化模型。该优化问题采用一种迭代优化方法，建立基于车道的交叉口优化设计模型，输出交叉口几何设计和信号控制相关决策量，SUMO仿真作为评价模型，输出对应方案的运行评价指标。在寻优过程中，通过向仿真模型接口传递决策变量参数，将交叉口设计方案的决策变量自动调整为仿真模型中的几何结构和信号配时参数，进而运行仿真得到优化目标值；该值作为粒子群优化算法的适应值对当前方案的决策变量进行更新，将更新后的变量值返回交叉口优化模型，以此不断迭代得到该交叉口的时空资源分配最优方案。通过将SUMO仿真模块嵌入优化框架，实现优化模型与评价指标解析表达的解耦。通过高流量场景和低流量场景下的案例分析，对模型的可行性和优化效益进行了对比验证。试验结果表明：相比于传统优化算法，所提方法在低流量条件下，延误减少5.7%，高流量条件下，延误减少21%；所提方法得出的最优几何设计和信号配时方案在高流量情况下更能有效地提高交通效率并降低环境负担。基于仿真寻优的几何设计和信号控制协同优化模型摆脱了对运行评价解析模型的依赖，使得该模型可方便地拓展应用于各种设计模式。</p>

关键词：交通工程,协同优化,交通仿真,交叉口