[發明專利]一種基于混沌人工魚群算法的關聯交叉口信號控制方法

在審

• 申請號: 201510032487.6
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104616508A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 湯雅連
• 申請（專利權）人: 廣東易富網絡科技有限公司
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07
• 代理公司: 東莞市展智知識產權代理事務所(普通合伙) 44308
• 代理人: 馮衛東

技術領域

本發明屬于智能交通領域，涉及一種基于混沌人工魚群算法的關聯交叉口信號控制方法。

背景技術

城市交通流量大，使得各相鄰交叉口相互關聯，所以只關注某一個交叉口交通信號控制是不能夠解決城市主干道的交通問題。同時在城市交通網中，各交叉口相距都比較近，如果各相鄰的交叉口分別設置單點信號控制，車輛可能會經常遇到紅燈，造成車輛的通行不暢，也會使環境污染加重。為了減少車輛在各個交叉口上的停車等待時間，尤其使干道上的車輛能夠暢通行駛，所以本方法針對城市關聯交叉口進行實時信號控制，對于提高城市路網整體通行效率具有十分重要的意義。

城市關聯交叉口具有關聯性、交通流行為復雜且多變等特征，是普遍存在于城市路網中的一類交叉口集合形式。關聯交叉口既可以是相互鄰近的交叉口，也可以是隧道兩端的交叉口集合而不受實際距離的限制約束，其關聯性主要體現在交叉口交通流之間的關聯性。相鄰交叉口之間的關聯會隨著交通流的變化而變化。城市關聯交叉口構成城市路網中的重點交通區域(包括重要交通密集及交通瓶頸地帶)。因此，對城市關聯交叉口的控制效果直接影響著城市路網通行效率。

目前，對交叉口信號控制的研究有很多。楊錦冬等人(楊錦冬,楊東援.城市信號控制交叉口信號周期時長優化模型[J].同濟大學學報:自然科學版,2001,29(7):789-794.)提出了一種新的城市道路交叉口信號配時方法；徐建閩等人(徐建閩,舒寧.新型模糊控制算法在交叉口信號控制中的應用[J].華南理工大學學報:自然科學版,2000,28(6):1-5.)提出了一種新型的孤立交叉口信號控制的模糊算法，實現了孤立交叉口信號控制的優化；李明偉等人(李明偉,康海貴,周鵬飛.基于混沌云粒子群算法的交叉口信號智能配時優化[J].武漢理工大學學報：交通科學與工程版,2013(1):82-86.)基于貓映射和云模型對標準粒子群算法進行改進，應用提出的混沌云粒子群算法對交叉口信號配送模型求解；楊海榮(楊海榮,羅大庸.交叉口信號實時滾動優化模型及算法[J].控制與決策,2014,29(4):645-650.)等人提出了改進的遺傳算法對建立的可變相序實時滾動優化模型求解。但都沒有考慮到交叉口交通流的關聯性。

發明內容

針對以上城市關聯交叉口信號控制問題，本發明提出了一種基于混沌人工魚群算法求解關聯交叉口信號控制模型。本發明的技術方案包括以下步驟：

步驟1：建立關聯交叉口信號優化控制模型

如附圖1所示的星型關聯交叉口集合，該關聯交叉口集合主要包括主交叉口C₀和與主交叉口C₀距離d_i的附近交叉口C_i。C₀和C_i之間的關聯度系數為r_0i，滿足條件公式(1.1)、(1.2)的相鄰的交叉口就構成了以C₀為中心的關聯交叉口。

dist(C₀,C_i)≤d₀

(1.1)

max{Corr(M_0i，M_ij)}≥r₀，j＝1，2，3，4

(1.2)

式中：i＝1，2，3，4，分別代表交叉口進口的東、西、南、北方向；dist(C₀,C_i)為交叉口C₀和C_i之間的距離；M_0i為交叉口C₀在進道口i方向的交通流參數時間序到；M_ij為交叉口C_i在進道口j方向的交通流參數時間序列；Corr(M_0i，M_ij)為交叉口C₀進口i方向和交叉口C_i進口j方向交通流參數時間序列之間的關聯度；d₀和r₀為確定的值。

步驟2：關聯交叉口優化策略

由附圖2可知，首先，在保持關聯性不變的情況下，將4個交叉口組成的關聯交叉口分拆成為四個基本的子單元，然后對這4個基本單元進行優化。該關聯交叉口有4個十字交叉口組成，各個交叉口設計為4相位的信號控制，以關聯交叉口內的車輛延誤時間最小為優化目標，進而實現對關聯交叉口的信號實時優化控制。

步驟3：關聯交叉口信號控制性能指標函數的確定