[發明專利]基于實時仿真模型的交叉口動態綜合評價及信控系統優化方法

在審

• 申請號: 201310290057.5
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103337161A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 童文聰;汪濤;李君羨;楊磊
• 申請（專利權）人: 上海濟安交通工程咨詢有限公司
• 主分類號: G08G1/00
• 分類號: G08G1/00;G08G1/08;G08G1/065
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 劉瑩

技術領域

本發明屬于交通設計及智能交通系統控制領域，特別涉及一種基于實時仿真模型的交叉口動態綜合評價及信控系統優化方法。

背景技術

交通流評估往往采用均質靜態的計算方法進行處理，便于人工計算和分析。如HCM采用的計算方法中，通常采用折減系數，平均值這類數學辦法。但交通流本身的特性是動態和隨機的，因此上述算法無可避免地產生誤差。交通的隨機和動態表現在交通流到達的動態，車流到達特征完全不同，直接影響了交通流運行狀態和配時方案的動態；此外，由于道路通行能力受到各種因素的干擾，也具備動態改變的特性。

近年來，盡管智能交通發展迅速，但由于交通檢測技術的局限，檢測裝置只能檢測車流量、占有率、速度等參數，尚未能夠直接檢測車輛延誤、停車、油耗等指標參數，很難直接用于信控優化綜合評估。為了解決上述問題，人們往往建立仿真模型對交通流的動態和隨機性進行模擬。交通仿真是復現交通流時間空間變化的技術。《微觀交通仿真中的車道變換模型》針對《城市交通仿真實驗系統的面向對象開發》中對車道變換模型的粗略介紹，就強制性換道和隨意換道兩種類型討論機動車換道的意圖和可行性分析。

目前現有的仿真系統主要面向工程咨詢，建立模型的過程較為復雜，參數輸入值過多，而且缺乏時效性，導致交通仿真技術雖然能表現車流狀態的動態性和隨機性，但過于復雜。且現有模型很難和檢測器以及信控系統對接，更無法同實際車流進行一一對應仿真，不適合直接接入智能交通管理系統中，這大大限制了其在信號控制領域的推廣。

綜上所述，目前業內采用的交叉口評價和配時方法存在的問題主要是：

1）基于均質化、平均化的計算方法，缺乏對車流變化的隨機性動態性的分析；

2）缺乏適用于實時交通評價和配時設計的仿真評估辦法；

3）缺少基于評價指標交叉口最佳配時的計算模型；

4）缺少基于仿真模型的交叉口評價配時自適應系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是要提供一種交通仿真功能具有時效性和準確性的基于實時仿真模型的交叉口動態綜合評價及信控系統優化方法。

為了解決以上的技術問題，本發明提供了一種基于實時仿真模型的交叉口動態綜合評價及信控系統，包括實時數據檢測設備、計算機控制中心、信息傳輸系統和第三方控制平臺。

其中，計算機控制中心包含交通流分析處理子系統和動態交通信息平臺，前者用于提取實時交通流的運行規律，后者連接交通流分析處理子系統，用于存儲實時和歷史數據，并完成與其他系統的信息共享和交換。

該系統的優化方法包括如下的步驟：

⑴首先駛入檢測線圈檢測到車輛的到來，將車輛到達的時間匯入數據庫，形成車輛的到達時間分布數列。同時，檢測線圈還能夠檢測到車輛的到達車速、車長分布等車輛屬性，計算道路占有率，形成對來車特征全面的數據統計。

⑵當檢測線圈檢測到車輛到來時，會通過時間序列生成器為車輛分配一個通過停車線的時間，該通過時間也會統計入車輛屬性數據庫中。該通過時間的確定考慮了車流的運行狀態和信號燈通行權的限制。如果車輛在對應相位的通行時間內無法通過停車線，則將通行時間待定。

⑶在車輛形成通過時間序列的過程中，車輛會在相應的通行相位中依次通過停車線。當車輛通過停車線時，交通流運行狀態判斷器首先判定該車是否具有通行權，然后判斷該車能否在此周期內通過。如果可以，則放行；否則，在下一周期重新進行判斷。

⑷隨著車輛的疏散，車道中逐漸出現空隙，后續車輛根據自身的流向選擇車道位置，并進行重組。未通行的車輛依次等待下一通行機會。而后續到來車輛則重復之前的步驟。

⑸對于轉向的車流，在車輛獲得通行權而被放行時，仿真系統將會記錄車輛轉向的過程，形成車輛轉向行為特征數據庫。

⑹根據之前檢測獲得的車輛屬性數據庫和車輛轉向特征，通過內置算法，形成對交叉口綜合效益的評估結果，并將系統收集的信息共享。

⑺根據統計的交通流量和評估數據，通過內置算法，計算改善交叉口配時的方案并發布至信號控制端口。

本發明在實時監控交通流狀態的基礎上，共有三個功能。首先，能夠按照時間序列依次錄入進入交叉口的車輛，并建立車輛到達時間數據庫。其次，每當有車輛到達時，可以根據歷史數據為車輛分配轉向時間，并且按照到達時間和飽和車頭時距以及能夠順利通過停車線對車輛的運行狀態進行仿真。第三，可以根據測量得到的車輛離開的時間獲得連續車流的飽和車頭時距，構建車流飽和時距分布數據庫，并且可以反饋調整第二步中車輛的仿真參數。