[發(fā)明專利]一種自組織的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310011865.3
• 申請(qǐng)日: 2013-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN103106801A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩;劉云翔;李曉丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G08G1/081
• 分類號(hào): G08G1/081
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種交通信號(hào)控制技術(shù)，特別涉及一種自組織的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)

交通信號(hào)控制是提高道路資源利用率最為有效經(jīng)濟(jì)的手段，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，交叉口之間的信息交互逐漸快速而穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)交叉口之間的互動(dòng)式、分布式協(xié)調(diào)控制提供了條件。傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制根據(jù)交叉口之間的關(guān)聯(lián)，將交叉口劃分成若干子區(qū)，子區(qū)內(nèi)交叉口使用共同周期（或雙周期）和固定的相位差，為某些方向提供較好的綠波，多沿干道設(shè)置。此種控制方式主要有以下兩個(gè)缺點(diǎn)：

（1）、子區(qū)形狀大小各異，整體尋優(yōu)求解復(fù)雜，

（2）、子區(qū)協(xié)調(diào)方案調(diào)整，涉及到多個(gè)交叉口的同步動(dòng)作，切換速度慢，對(duì)交通影響大，對(duì)交通問題的反應(yīng)遲緩。

因此，需要有更加簡(jiǎn)單化、模塊化的子區(qū)劃分方法，將復(fù)雜的區(qū)域優(yōu)化問題分解到互相作用的子問題的集合，通過子問題的解決，達(dá)到整體問題解決的目的。子區(qū)需要有更迅速的反應(yīng)能力，應(yīng)對(duì)突發(fā)交通問題，迅速發(fā)現(xiàn)或預(yù)見問題，在短時(shí)間內(nèi)集中網(wǎng)絡(luò)資源來解決局部節(jié)點(diǎn)的交通問題，使系統(tǒng)抵抗住干擾，并重新回到穩(wěn)定狀態(tài)。

交叉口之間是相互作用的，每個(gè)交叉口的變動(dòng)都會(huì)影響周圍交叉口，而周圍路口的變動(dòng)也會(huì)反過來影響自身。在新的通信與控制技術(shù)的支持下，交叉口之間可以進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交流，滾動(dòng)預(yù)測(cè)使每個(gè)交叉口能夠了解周圍交叉口的未來決策。需要建立一個(gè)互動(dòng)互利的協(xié)調(diào)機(jī)制，每個(gè)路口優(yōu)化時(shí)不僅考慮自身的效益，同時(shí)還要考慮對(duì)下游交叉口的影響。在交互過程中能夠達(dá)到動(dòng)態(tài)的、穩(wěn)定的、有益的協(xié)調(diào)。

本發(fā)明就是在此基礎(chǔ)上建立起交叉口之間互動(dòng)機(jī)制與行為準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)有用的、實(shí)用的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)傳統(tǒng)模式下基于共同周期的協(xié)調(diào)控制方案子區(qū)相對(duì)固定、方案切換困難，對(duì)于交通問題反應(yīng)慢的問題，提出了一種自組織的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法，致力建立起交叉口之間互動(dòng)機(jī)制與行為準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)有用的、實(shí)用的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制模型。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種自組織的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法，具體包括如下步驟：

1）建立基本協(xié)調(diào)單元模型，定義相臨兩個(gè)信號(hào)控制交叉口及它們所包含的路段為一個(gè)基本協(xié)調(diào)單元，進(jìn)入交叉口的路段屬于該交叉口，而流出的路段不屬于該路口，基本協(xié)調(diào)單元中的兩個(gè)交叉口互為上下游，采集基本協(xié)調(diào)單元中各交叉口實(shí)際檢測(cè)流量信息；

2）設(shè)定預(yù)測(cè)時(shí)間k，對(duì)于基本協(xié)調(diào)單元的上游交叉口，在預(yù)測(cè)時(shí)間內(nèi)的對(duì)車輛到達(dá)和車輛排隊(duì)預(yù)測(cè)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步對(duì)預(yù)測(cè)時(shí)間內(nèi)該交叉口向下游交叉口的排放進(jìn)行預(yù)測(cè)；

3）基于步驟2）預(yù)測(cè)結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算車輛在該交叉口的延誤時(shí)間????????????????????????????????????????????????；

4）對(duì)于基本協(xié)調(diào)單元的下游交叉口進(jìn)行排放預(yù)測(cè)q(k)，結(jié)合上游交叉口的排放預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)時(shí)間內(nèi)的車輛到達(dá)與排隊(duì)進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，進(jìn)一步計(jì)算車輛在下游交叉口的延誤時(shí)間；

5）計(jì)算基本協(xié)調(diào)單元的網(wǎng)絡(luò)延誤，即上游交叉口延誤與下游交叉口延誤之和；

6）采用滾動(dòng)時(shí)間窗方法，考慮網(wǎng)絡(luò)延誤最小和排隊(duì)約束條件，對(duì)基本協(xié)調(diào)單元的動(dòng)態(tài)進(jìn)行優(yōu)化；

7）尋優(yōu)策略，循環(huán)各個(gè)基本協(xié)調(diào)單元，實(shí)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制。

所述步驟2）中對(duì)車輛到達(dá)和車輛排隊(duì)預(yù)測(cè)進(jìn)行計(jì)算可以利用垂直排隊(duì)進(jìn)行計(jì)算，，

其中：

K為設(shè)定預(yù)測(cè)時(shí)間，可選120秒，

為k間隔內(nèi)的垂直排隊(duì)，

為k間隔內(nèi)加入垂直排隊(duì)的數(shù)量，

為k間隔內(nèi)的車輛排放，?可以通過停車線檢測(cè)器實(shí)測(cè)，

如果沒有停車線檢測(cè)器或者需要預(yù)測(cè)，根據(jù)以下原則計(jì)算：

上式中：為k間隔內(nèi)的剩余排隊(duì)；為k間隔內(nèi)的飽和流量。所述上游交叉口延誤時(shí)間=V_qi(k)×step：?

為k間隔內(nèi)的在本交叉口增加的延誤時(shí)間（s），

V_qi(k)為k間隔內(nèi)本交叉口的垂直排隊(duì)，

step為優(yōu)化間隔（秒），本方法取優(yōu)化間隔為2秒。

所述步驟4）中所述下游交叉口排放預(yù)測(cè)q(k)?,設(shè)定,為k間隔內(nèi)的車輛排放，?可以通過停車線檢測(cè)器實(shí)測(cè)。步驟4）中所述下游交叉口的延誤時(shí)間，按照以下公式計(jì)算：

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