[發明專利]一種城市道路分層動態協調控制算法及控制方法

有效

• 申請號: 201710149496.2
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106710220B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 錢偉;景輝鑫;王俊峰;李冰鋒;陶海軍;楊蒙蒙
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 鄭州浩德知識產權代理事務所(普通合伙) 41130
• 代理人: 王國旭

本發明公開了一種城市道路分層動態協調控制算法及控制方法，將城市道路縱向分為三層，橫向分為不同的控制子區。根據實時動態交通數據，動態更新不同層的各個子區控制范圍和各個子區的控制參數，達到城市道路各層交通流動態協調控制的目的。驗算分析表明，城市道路分層協調控制技術使車輛平均車速明顯提升，各層車輛能快速駛離各個子區，有效緩解城市道路車流擁堵問題。

技術領域

本發明涉及城市道路交通控制領域，特別涉及一種城市道路分層動態協調控制算法及控制方法。

背景技術

現代城市交通網絡不僅包括普通道路，而且也包括僅供車輛快速通行的快速路，此二類路網通過匝道連接在一起，構成一個復雜的非線性時變大交通網絡。因此實現二者的協調控制，對于改善整個城市交通狀況具有重大意義。

目前，由于城市道路存在交通網絡的復雜性和非線性時變性，因此國內外許多學者對不同類的城市道路分別進行了深入的研究。然而現有緩解城市道路擁堵方法一般僅單獨研究其中之一，并未將二者綜合考慮。單一研究普通道路，忽略了城市快速路快速通行能力；單一研究匝道，則忽略了普通道路的路徑優化能力。

發明內容

基于以上分析，為了緩解城市交通擁堵，本發明提出了一種新的城市道路分層動態協調控制算法及控制方法。首先，城市道路按縱向分為匝道層、普通道路層和快速路層。然后，設計了一種用于匝道子區劃分的函數將匝道層橫向分為主匝道子區和從匝道子區；根據關聯度公式將普通道路劃分為不同控制子區間；考慮到快速路層無十字路口，并且匝道入口車流量決定快速路主線的車流狀態，因此將快速路層并入匝道層處理，不對快速路橫向分層。其中采用BP神經網絡簡單快速預測下游動態臨界車輛占有率。最后，以控制子區為單位對各層的交通流進行協調控制。

具體的，本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種城市道路分層動態協調控制算法，其特征在于通過以下算法實現：

S1、用于匝道子區劃分的函數

式中：E_N為匝道i的相對排隊長度，E_o為入口匝道i下游的占有率與臨界占有率的比值，為兩者值之和；A(k_c-1)為修正參數，其值主要受上一周期匝道滯留車輛的影響；為匝道i+u當前排隊長度之和與最大排隊長度之和的比值，N_i(k_c)為第k_c控制周期內，匝道i的排隊長度預測值，為匝道i允許的最大排隊長度；是第k_c控制周期匝道i下游動態臨界車輛的時間占有率；O_i(k_c)為第k_c控制周期內，匝道i下游的實測占有率；設E_NOS為激活閾值，E_NHS為激活閾值，當大于E_NOS時，匝道i其上游相鄰匝道為從匝道；當大于E_NHS時，匝道i+u其上游相鄰匝道為從匝道；

S2、主匝道子區最終局部調節量調節車輛的排隊長度的算法

式中：q_i(k_c)為匝道i的最終局部調節量；為第k_c控制周期內入口匝道允許通過的最大調節交通量；為匝道i第k_c控制周期內最大排隊控制的調節量；為第k_c控制周期內，匝道i的交通需求預測值；為動態臨界占有率；

其中，動態臨界占有率的值通過BP神經網絡訓練的方法預測得到，具體如下：