一種城市干道群協(xié)調(diào)控制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了城市干道群協(xié)調(diào)控制方法，該方法包括：根據(jù)城市道路網(wǎng)狀況進(jìn)行分區(qū)控制策略的制定，并對(duì)區(qū)域內(nèi)干道進(jìn)行等級(jí)劃分；根據(jù)干道等級(jí)不同逐級(jí)進(jìn)行干道協(xié)調(diào)控制方案的設(shè)定；以干道上平均行程時(shí)間最短為優(yōu)化目標(biāo)，較低優(yōu)先級(jí)別的干道的周期依據(jù)相交的高優(yōu)先級(jí)別干道的周期確定，同時(shí)進(jìn)行干道群間、干道內(nèi)相位差的尋優(yōu)；根據(jù)干道大周期內(nèi)不溢出條件對(duì)干道內(nèi)上下游綠燈時(shí)長進(jìn)行調(diào)整，避免控制時(shí)段內(nèi)發(fā)生交通擁塞，最終實(shí)現(xiàn)了城市干道群的協(xié)調(diào)控制，本發(fā)明專利技術(shù)適用于干道結(jié)構(gòu)明顯的城市區(qū)域路網(wǎng)，能夠有效減少車輛在干道上的行程延誤，避免交通阻塞，實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)優(yōu)化。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及區(qū)域交通的協(xié)調(diào)控制，特別涉及。
技術(shù)介紹
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車擁有量逐年增加，交通污染、交通安全、交通擁堵等交通問題日益嚴(yán)重。北京、上海、廣州、天津等大中城市在謀劃“十二五”發(fā)展時(shí)均已將“不堵車”列為了城市未來發(fā)展的具體目標(biāo)。為解決交通問題，避免交通擁堵，必須保證城市道路的暢通，然而現(xiàn)有交叉口信號(hào)控制系統(tǒng)以單個(gè)交叉口為控制單元，不能滿足城市管理者控制疏導(dǎo)交通的需求，導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車在道路上停車次數(shù)多、 延誤時(shí)間長，交通擁堵發(fā)生時(shí)不能及時(shí)疏導(dǎo)，高峰時(shí)期交通擁堵嚴(yán)重，交通安全等事故多發(fā)。而且呈日漸惡化趨勢(shì)，嚴(yán)重影響了城市居民的身心健康，制約了城市健康發(fā)展，破壞了城市的自身形象。國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)日益嚴(yán)重的交通擁堵等問題進(jìn)行了深入研究，近年來針對(duì)城市交通信號(hào)間協(xié)調(diào)優(yōu)化的研究和實(shí)踐逐漸成為緩解交通問題的一個(gè)重要突破口。其中干道協(xié)調(diào)控制技術(shù)已經(jīng)逐漸有完善的理論提出，干道協(xié)調(diào)控制是指通過對(duì)干道信號(hào)參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化使得交通流在交叉口處遇到綠燈信號(hào)而不停車等待(即形成道路雙向交通流的“綠波帶”的信號(hào)控制方法，實(shí)踐證明干道協(xié)調(diào)控制在改善交通擁堵狀況方面有很好的應(yīng)用。美國道路通行能力手冊(cè)證明，實(shí)施道路雙向交通綠波控制將對(duì)交通流的時(shí)間延誤改善超過2009Γ400%以上。近年來，我國城市普遍實(shí)施“暢通工程”建設(shè)，城市道路交通控制的水平也有了較大的提高，其中一個(gè)明顯的標(biāo)志就是線控技術(shù)在我國城市中正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。同時(shí)利用城市多條協(xié)調(diào)干道共同完成城市交通管理的控制策略成為緩解交通擁堵、解決交通問題的重要思路。然而在干道協(xié)調(diào)中，干道內(nèi)交叉口不但要求有公共周期，而且對(duì)交叉口之間的相位差有嚴(yán)格的要求。與協(xié)調(diào)干道相交的交叉口越多，特別是形成閉環(huán)后，最佳方案的求取越復(fù)雜。目前協(xié)調(diào)控制仍只能應(yīng)用于孤立的干道。對(duì)于城市的多條干道以及區(qū)域內(nèi)其他交叉口，仍沒有有效的控制方法提出。因此城市干道群協(xié)調(diào)控制的方法具有很大的研究意義和巨大的現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，提供，以協(xié)調(diào)干道為控制單元，兼顧區(qū)域內(nèi)剩余交叉口，提出區(qū)域干道群協(xié)調(diào)控制的方法，使得區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)干道能夠協(xié)同合作共同完成區(qū)域控制策略的執(zhí)行，應(yīng)用于城市多條干道聯(lián)合協(xié)調(diào)控制。本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案，包括如下步驟SI根據(jù)城市交通狀態(tài)及道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確定城市區(qū)域交通控制的宏觀策略；S2根據(jù)區(qū)域交通控制的宏觀策略，確定同一宏觀策略下區(qū)域干道的重要度；S3在同一宏觀策略下根據(jù)各個(gè)交叉口相交干道的重要度，確定該區(qū)域相關(guān)干道的優(yōu)先級(jí)別；S4根據(jù)區(qū)域干道的優(yōu)先級(jí)別，逐級(jí)確定干道協(xié)調(diào)控制方法，具體步驟如下S41確定控制區(qū)域內(nèi)各條干道的協(xié)調(diào)控制初始參數(shù)范圍，所述初始參數(shù)包括，第k條干道的公共周期變化范圍,優(yōu)先級(jí)別最高的干道w的公共周期Cw，所述Cw值為合數(shù)；S42確定大周期CM的值，大周期為干道群協(xié)調(diào)控制的最小控制單元，是一個(gè)相同周期狀態(tài)或者需要控制的一個(gè)時(shí)間段，大周期以該方向的紅燈時(shí)間起點(diǎn)開始計(jì)算 當(dāng)需要對(duì)控制區(qū)域進(jìn)行一個(gè)時(shí)段的控制時(shí)，該時(shí)段長度TC作為該區(qū)域的大周期；當(dāng)兩個(gè)交叉口的公共周期不同，則取兩個(gè)交叉口的公共周期的最小公倍數(shù)為該兩個(gè)交叉口的大周期；如圖I、圖2所示，設(shè)與優(yōu)先級(jí)別最高的干道w相交的干道h公共周期為ch，相交的交叉口為Ic，Ic上游與優(yōu)先級(jí)別較低干道的交叉口為Iu，下游與優(yōu)先級(jí)別較低干道的交叉口為Id，設(shè)車流從交叉口 Ic到交叉口 Id，CM=max {Lem (Ch, Cw), TC}式中，Lcm(Ch，Cw)為Ch和Cw數(shù)值的最小公倍數(shù)，Ch e [Chmin, ChmaJ，TC為控制時(shí)段,其中m*Cw=n*Ch=CM,所述m、η為整數(shù)。S43在均勻流狀態(tài)下，確定在一個(gè)大周期內(nèi)交叉口處車輛的啟動(dòng)時(shí)刻及該車輛從一個(gè)交叉口到達(dá)下一個(gè)交叉口處的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)刻；S44確定大周期內(nèi)上游交叉口和下游交叉口車輛通過時(shí)刻的對(duì)應(yīng)關(guān)系；S45確定大周期內(nèi)車輛在干道上的平均行程時(shí)間，所述當(dāng)平均行程時(shí)間最短時(shí)得到優(yōu)先級(jí)別低的干道的最佳周期，得到該干道的協(xié)調(diào)控制方案，然后按照逐級(jí)協(xié)調(diào)得到城市干道群的協(xié)調(diào)控制方法。所述城市區(qū)域交通控制的宏觀策略，具體為對(duì)于交通流擁堵發(fā)生區(qū)域，該區(qū)域的宏觀策略為快速、大量的輸出交通流，控制進(jìn)入交通流以及避免交通擁堵的發(fā)生和蔓延，將該區(qū)域的干道定義為擁堵相關(guān)干道，該區(qū)域?yàn)閾矶聟^(qū)域；對(duì)于交通流處于未飽和區(qū)域，該區(qū)域的宏觀策略為快速、連續(xù)的輸出交通流，平衡區(qū)域交通流，保證區(qū)域內(nèi)行駛車輛少停車、少延誤，將經(jīng)過該區(qū)域的干道定義為暢通相關(guān)干道;對(duì)于特殊情況下的管制區(qū)域，該區(qū)域的宏觀策略根據(jù)管制要求確定，將經(jīng)過管制區(qū)域的干道定義為管制相關(guān)干道。所述S2根據(jù)區(qū)域交通控制的宏觀策略，確定同一宏觀策略下區(qū)域干道的重要度，具體為對(duì)于擁堵相關(guān)干道，以區(qū)域交通流輸出干道和方向?yàn)楦咧匾龋詤^(qū)域交通流輸入干道和方向?yàn)榈椭匾龋粚?duì)于暢通相關(guān)干道，以區(qū)域干道等級(jí)為重要度劃分；對(duì)于管制相關(guān)干道，以區(qū)域管制干道和方向?yàn)楦咧匾取Ｋ鯯3在同一宏觀策略下根據(jù)各個(gè)交叉口相交干道的重要度，確定該區(qū)域相關(guān)干道的優(yōu)先級(jí)別，具體包括如下步驟S31確定交叉口的優(yōu)先級(jí)別CP，具體為設(shè)同一宏觀策略下的干道k，與第j條道路相交形成第i個(gè)交叉口，則該第i個(gè)交叉口的優(yōu)先級(jí)為CP (i，j)，該交叉口屬于的干道編號(hào)為K(i，j)，所述交叉口的優(yōu)先級(jí)別CP由第j條道路的重要度決定，根據(jù)交叉口處相交道路的重要度優(yōu)先級(jí)別從高到低遞減。S32確定干道優(yōu)先級(jí)別RP，具體為干道K上所有交叉口優(yōu)先級(jí)別的最小值為干道 K的優(yōu)先級(jí)別，RP (k) =min {CP (i, j)}，其中K (i, j) =k,并將該條道路上所有交叉口的CP值設(shè)定為RP(k)。所述步驟S41中的相位P包括對(duì)稱相位、搭接相位、單放相位，并用上下行兩個(gè)方向的紅燈時(shí)間起點(diǎn)的差值供表示。所述差值供當(dāng)下行方向紅燈起點(diǎn)在上行方向紅燈地點(diǎn)的前面時(shí)為正，否則為負(fù)。所述步驟S43中在均勻流狀態(tài)下，確定在一個(gè)大周期內(nèi)交叉口處車輛的啟動(dòng)時(shí)刻及車輛到達(dá)下一個(gè)交叉口的預(yù)計(jì)時(shí)刻，具體為設(shè)與優(yōu)先級(jí)別最高的干道w相交的干道h公共周期為ch，相交的交叉口為Ic，Ic上游與優(yōu)先級(jí)別較低干道的交叉口為In，下游與優(yōu)先級(jí)別較低干道的交叉口為Id，設(shè)車流從交叉口 Ic到交叉口 Id，則交叉口 Ic的第kci股車流中的第j輛車啟動(dòng)時(shí)間為SIc (kci，cj)，表達(dá)式為SIc (kci, c j) = (kci_l) *Cw+rckci+c j*t設(shè)車流從交叉口 I d到交叉口 I c :則交叉口 Id處第kdi股車流中的第dj輛車啟動(dòng)時(shí)間為SId(kdi，dj)，表達(dá)式為SId (kdi, dj) = (kdi-1) *Ch+rdkdi+dj*t+ Δ dCM交叉口 Id處大周期內(nèi)的第fd輛車啟動(dòng)的時(shí)刻為SId(fd)，表達(dá)式為SId (fd) =SId (kdi (fd)，dj (fd))式中kdi (fd) = /Ngd+1, dj (fd) =int (fd%Ngd)；如果沒有阻滯第kci股車流的首車預(yù)計(jì)到達(dá)下一個(gè)交叉口 Id的時(shí)間為Arid (kci, I)，表達(dá)式為Arid (kci, I) =SIc (kci, I)+TL本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種城市干道群協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：S1根據(jù)城市交通狀態(tài)及道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確定城市區(qū)域交通控制的宏觀策略；S2根據(jù)區(qū)域交通控制的宏觀策略，確定同一宏觀策略下區(qū)域干道的重要度；S3在同一宏觀策略下根據(jù)各個(gè)交叉口相交干道的重要度，確定該區(qū)域相關(guān)干道的優(yōu)先級(jí)別；S4根據(jù)區(qū)域干道的優(yōu)先級(jí)別，逐級(jí)確定干道協(xié)調(diào)控制方法,具體步驟如下：S41確定控制區(qū)域內(nèi)各條干道的協(xié)調(diào)控制初始參數(shù)范圍，所述初始參數(shù)包括，第k條干道的公共周期變化范圍[Ckmin,Ckmax]，第k條干道第i個(gè)交叉口的d方向相位的變化集合P(k,i,d)，以及d方向的綠燈時(shí)間的變化范圍[g(k,i,d)min,g(k,i,d)max]，優(yōu)先級(jí)別最高的干道w的公共周期Cw，所述Cw值為合數(shù)；S42確定大周期CM的值；當(dāng)需要對(duì)控制區(qū)域進(jìn)行一個(gè)時(shí)段的控制時(shí)，該時(shí)段長度TC作為該區(qū)域的大周期；當(dāng)兩個(gè)交叉口的公共周期不同，則取兩個(gè)交叉口的公共周期的最小公倍數(shù)為該兩個(gè)交叉口的大周期；CM=max{Lcm(Ch,Cw),TC}式中，Lcm(Ch,Cw)為Ch和Cw數(shù)值的最小公倍數(shù)，Ch∈[Chmin,Chmax]，TC為控制時(shí)段，其中m*Cw=n*Ch=CM，所述m、n為整數(shù)；S43在均勻流狀態(tài)下，確定在一個(gè)大周期內(nèi)交叉口處車輛的啟動(dòng)時(shí)刻及該車輛從一個(gè)交叉口到達(dá)下一個(gè)交叉口處的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)刻；S44確定大周期內(nèi)上游交叉口和下游交叉口車輛通過時(shí)刻的對(duì)應(yīng)關(guān)系；S45確定大周期內(nèi)車輛在干道上的平均行程時(shí)間，所述平均行程時(shí)間最短時(shí)得到優(yōu)先級(jí)別低的干道的最佳周期，進(jìn)一步得到該干道的協(xié)調(diào)控制方案，然后按照逐級(jí)協(xié)調(diào)得到城市干道群的協(xié)調(diào)控制方法。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐建閩，劉軾介，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，廣州運(yùn)星科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：