基于真实网络的高维展开模拟分岔用于交通信号优化
物理与社会
2025-02-19 v1
摘要
随着城市化加速和交通拥堵加剧，优化交通信号系统以提高道路通行效率和缓解拥堵已成为关键议题。本研究提出了一种基于真实道路拓扑结构的短期交通预测模型，结合典型的四向八相交通信号控制方案。该模型考虑了不同方向上交通流差异和信号相位变更频率，将这些因素纳入优化目标，用于全局交通优化。该目标函数的结构类似于统计物理中的自旋糖系统。引入模拟分岔优化算法，作为传统模拟退火的基准。结果表明，模拟分岔在效率和效果上均优于模拟退火。使用北京的真实交通流和道路网络数据，我们初始化模型并进行数值优化实验。结果表明，模拟分岔在计算效率上显著优于模拟退火，能够有效求解包含多个自旋相互作用的组合优化问题，将时间复杂性降低到 。该解决方案解决了全局交通信号优化的NP难题。重要的是，模拟分岔生成的信号相位模式符合真实交通信号系统的运行要求，展示了其在优化大型复杂城市交通网络信号控制方面的潜力。本工作为未来城市交通管理和智能交通系统提供了坚实的理论和实践基础。
引用
@article{arxiv.2502.12440,
title = {Simulated Bifurcation with High-dimensional Expansion for Traffic Signal Optimization on Real-world Networks},
author = {Shengda Zhao and Zhekun Liu and Jiaxin Yu and Bocheng Ju and Liang Wang and Xiaodong Zhang and Xinghua Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.12440},
year = {2025}
}