[發明專利]一種交通溢流協調控制優化模型的建立方法及其工作方法

有效

• 申請號: 201410179405.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103927892A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張傳俊;石群;孫興偉;蘭春福
• 申請（專利權）人: 山東比亞科技有限公司
• 主分類號: G08G1/081
• 分類號: G08G1/081
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種交通溢流協調控制優化模型的建立方法及其工作方法。

背景技術

經濟的快速發展促進了城市現代化的步伐，使人們的出行方式變得更加多樣化、快捷化。自上世紀80年代我國開始出現私人汽車，截止2003年小汽車保有量突破千萬輛，而突破兩千萬輛僅僅用了三年時間，目前我國的小汽車保有量已過億。這個龐大的數字，不單純的意味著人們出行更加便捷了，隨之衍生出的很多問題諸如交通擁堵、事故多發、環境污染、噪聲加劇等，已經使人們的生活質量嚴重下降。

城市主干路作為城市道路網的骨架和城市交通的大動脈，承擔了巨大的交通壓力，交通流量大、選擇路徑多、信號控制主導、混行現象嚴重等，這都導致了主干路更加容易發生交通擁堵。而近年來，擁堵程度愈發嚴重，“交通溢流”現象頻頻出現。“交通溢流”現象是交通供需矛盾加劇導致的嚴重后果，是道路交通流過飽和狀態的負面效應在空間維度的表現，表現在空間上是下游交叉口產生的排隊占用了下游交叉口到上游交叉口所有的道路空間，表現在時間上是上游交叉口車輛無法在綠燈時間駛入下游交叉口，造成了綠燈時間的浪費。這種效應如果持續下去，會像水流一樣在道路這條管道中蔓延開來，從一個交叉口的鎖死逐漸擴散到周圍交叉口的鎖死直至整個交通路網的癱瘓，這種后果是極其惡劣也是我們最不愿看到的。因此，對于交通溢流的發生機理和控制策略研究具有非常大的現實意義。

交通控制方法有很多，根據控制范圍不同又可分為點控、線控和面控。點控即單點信號控制，研究對象為單個交叉口，但隨著城市主干路道路交通流量的加大，線控即干路協調控制已成為專家學者的研究熱點。通過查閱大量中英文參考文獻發現，協調控制方法的研究主要集中在未飽和協調路徑的控制方法建模上，而針對過飽和協調路徑的文獻很少，交通溢流作為一種特殊的過飽和形態，這方面的文獻幾乎沒有。

此外，通過對現有發明專利和技術進行檢索發現，有關“路段交通溢流控制方法”的報道在國內外還是個空白。

中國發明專利“基于視頻反饋的交通溢流控制方法(201210062524.4)”通過視頻信息反饋路段車輛排隊情況，溢流發生前提前啟動上游紅燈信號阻止車輛進入路段，這種方法雖然創新性很強，但只適用于局部交叉口飽和度較高或某一路段易發生交通溢流的情況，像濟南市東西向主干路，早晚高峰時段很多相鄰的交叉口飽和度都很高，如果單純為了避免某路段發生交通溢流而提前啟動上游紅燈，會打破主干路的協調控制規律，導致上游交叉口排隊車輛增多，從而繼續往上游傳播發生交通溢流，而本專利通過優化各相鄰交叉口間的相位差來避免溢流發生可彌補這一不足。

中國發明專利“一種飽和交通狀態下單路口信號優化控制方法(201010510785.9)”提出的是一種針對飽和交通流狀態下的單點信號控制方法，而本專利提出的是一種協調控制方法。

中國發明專利“一種基于交通干線軟封閉區視頻檢測識別實現綠波帶通行控制的研究(201310047477.0)”提出了一種新穎的方法實現協調控制路徑上的綠波帶通行控制，綠波協調控制作為研究最廣泛的傳統協調控制方法，適應于飽和度較低的協調路徑，而本專利針對的是飽和度較高的協調路徑。

總而言之，目前需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題是：如何在交通溢流的形成機理、識別及交通信號的協調控制策略方面形成一套較為完善的理論指導體系，為從根本上解決交通溢流現象引起的嚴重擁堵問題提供理論依據。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種交通溢流協調控制優化模型的建立方法及其工作方法，它具有針對性強、實用價值高、模型效率高、算法簡單等優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種交通溢流協調控制優化模型的建立方法，包括如下步驟：

步驟(1)和步驟(2)是并列進行的；

步驟(1)：建立排隊長度限制條件模型，得出能避免交通溢流發生的相位差范圍；

步驟(2)：建立基于最小延誤的相位差優化方法，得出相位差與延誤時間的函數關系；

步驟(3)：根據步驟(2)的排隊長度限制條件模型和步驟(3)的最小延誤相位差優化方法分別對相位差的不同約束，兩者相結合取交集中的最小值即得到既能避免溢流發生又使車輛延誤時間最小的交通溢流協調控制優化模型，如下：

情況一：如果則

情況二：如果則

其中：

各參數含義為：

——交叉口i與下游交叉口i+1間的相位差；

——路段i上的停車車輛排隊長度；