[發明專利]城市區域多交叉口信號協同優化控制方法及系統

有效

• 申請號: 201410720245.1
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104464310B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 孫健;陳書愷;張穎;薛睿;倪訓友
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G08G1/08
• 分類號: G08G1/08;G08G1/081
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種城市區域多交叉口信號協同優化控制方法，其特征在于，根據車輛離開上游交叉口時間以及上游交叉口的控制方案信息估計預測時長內車輛到達排隊末端的時間、排隊車輛的數量變化、按車輛到達時信號相位估計車輛排隊等待時間，然后以此為目標函數，計算預測時長內的最優信號控制方案，最后更新信號燈狀態；

所述的預測時長是指對未來時間內交通流變化進行估計的時間范圍，由若干個單位時間步長組成；

所述的車輛到達信息是指：當車輛經過上游交叉口進口道檢測線圈記錄的時間信息以及按一定概率估計的行駛方向；

所述的車輛排隊等待時間是指：車輛進入排隊狀態時起算，至車輛離開該交叉口所經過的時間；

所述的信號控制方案是指預測時長內各單位時間步長的信號相位順序。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的車輛排隊等待時間通過以下方式得到：

a)首先要估算車輛到達隊伍末端的時間，當滿足：a(k)＝t_d(k)+τ(a(k))k∈{k:T≤a(k)≤T+T_p}時，其中：a(k)為車輛k到達隊伍末尾的時刻，其中：t_d(k)為車輛k離開上游交叉口的時刻；除了到達隊伍末端的時間，在計算排隊等待時還需要估算車輛k離開進口道l的時間；

b)車輛k離開進口道l的時間為具體為：其中：h為相鄰的排隊車輛通過停車線的時間間隔；當隊伍中車輛離開停車線時，其后所有車輛所對應的將進行更新；

c)產生車輛排隊等待時間的情況有很多種，本實施例以車輛到達時相位狀態以及該車輛是否能在當前單位時間長度離開交叉口為劃分依據，分別計算每個單位時間步長內排隊等待時間；根據是否切換相位，單位時間步長包括：

i)當不改變信號相位，單位時間步長全部由綠燈時間或紅燈時間組成，即延長原有信號狀態一個單位時間步長；

ii)當改變信號相位，此時單位時間步長由黃燈時間和最小綠燈時間組成，其中黃燈損失時間為t_Y＝t_end–t_green，其中單位時間步長的開始與結束時間分別由t_start和t_end表示；t_green為綠燈開始時間；

當車輛到達時為紅燈，則計算相對容易，只需用t_end減去a(k)即可得出車輛k在當前單位時間步長的排隊等待時間；如該進口道在單位時間步長為綠燈，考慮到受前車的影響，須分情況考慮排隊等待時間，此時有四種情形：

1)車輛在t_green前到達，并且在t_end前離開交叉口；

2)車輛在t_green前到達，但受到前車影響無法在t_end前離開交叉口；

3)車輛在t_green后到達，并且在t_end前離開交叉口；

4)車輛在t_green后到達，但受到前車影響無法在t_end前離開交叉口；

對于情形1)，假設dis^l為單位時間步長內進口道l可通過停車線的最大車輛數量，車輛k到達隊伍末尾的時刻a(k)≤t_green，k≤dis^l，排隊等待時間時間為車輛受前車影響加上綠燈開始可能產生的等待時間，即Delay_g(k)＝(k-1)·h^l+min[t_green-t_start,t_green-a(k)]；

對于情形2)，車輛k到達隊伍末尾的時刻a(k)≤t_green，k>dis^l，排隊等待時間為t_green與t_end的時間差加上切換綠燈可能產生的時間，即

Delay_g(k)＝t_end-t_green+min[t_green-t_start,t_green-a(k)]；

對于情形3)，車輛k到達隊伍末尾的時刻a(k)>t_green，排隊等待時間為車輛k離開停車線與到達隊伍末端的時間差，即

對于情形4)，車輛k到達隊伍末尾的時刻a(k)>t_green，排隊等待時間為t_end與車輛k到達隊伍末端的時間差，即Delay_g(k)＝t_end-a(k)。