[發明專利]基于動態隨機車流相位差協調機制的區域交通控制系統和方法

有效

• 申請號: 201710730297.0
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107610487B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 羅杰;胡海濤
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G08G1/08
• 分類號: G08G1/08;G08G1/081
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李吉寬

本發明公開了基于動態隨機車流相位差協調機制的區域交通控制系統和方法，該方法包括步驟1：采集路網中各路口各車道上的車流量信息、各路口各車道上個周期遺留的車輛數。步驟2：子區協調控制器模塊根據感知模塊采集到的交通信息，采用所建立的基于動態隨機車流相位差協調機制的子區信號協調優化模塊。步驟3：控制系統的最終配時方案通過配時方案輸出模塊施加給受控車流，控制信號配時方案行駛。步驟4：通過信號采集模塊獲得當前系統車流運行狀況，判斷是否滿足系統預期子區車輛平均延誤。若滿足，則當前配時方案為此時段子區路網最佳配時方案；否則，轉上述步驟1。該方法減少交通擁堵，快速協調各個路口信號控制，降低區域路網平均車輛延誤。

技術領域

本發明涉及一種基于動態隨機車流相位差協調機制的區域交通協調控制系統和方法，屬于智能交通技術領域。

背景技術

城市交通系統是現代城市發展的基礎，城市交通控制是現代城市智能交通系統的一個重要的組成部分。隨著城市交通網絡的發展及交通負載不斷增大，如何提高城市交通路網的交通效率，已成為一個亟待解決的問題。區域交通協調控制技術是解決這一問題的有效途徑。現有的區域交通協調控制技術中，有的結合并行學習技術，提出一種基于強化學習自適應交通信號控制方案，利用并行學習的優點來增強智能算法探索能力，減少車輛延遲時間和排隊長度；有的在車輛延誤模型HCM2000的基礎上納入相位差因素,建立以最小化車輛平均時延為目標的優化模型,通過進化算法進行全局優化。有的對HCM2000延誤模型進行改進，使其能應用于混合整數非線性優化，同時建立以交叉口總平均控制延遲最小優化模型，并運用VISSIM 提供的仿真模型應用編程接口，在AMPL(數學編程語言)中對模型進行編碼，通過仿真驗證了提出的改進延誤模型可靠性。以上技術方案大多通過構建交通模型，采用智能算法優化控制，在一定程度上提高了交通效率。但仍存在一些問題：如區域協調優化控制模型未充分利用子區內相位差的協調、未充分考慮車輛隨機到達特性、采用的優化算法的優化效果有待進一步提高等。針對HCM2000延時模型，由于未融入交叉口間相位差協調控制機制，導致子區交叉口之間難以形成整體協調控制，造成車輛通過子區平均延時變高；以及入口車輛隨機到達，導致入口交通流具有波動性，造成入口車輛平均延時計算不準確。本發明構建了一種動態隨機車流延誤計算模型，并在子區入口構建了一種混合整數非線性優化車輛延誤計算模型；在子區內部引入了動態隨機車流相位差協調控制機制，并運用改進遺傳算法實現子區交通信號協調優化控制。

發明內容

本發明目的在于針對現有區域交通控制系統存在的問題，提出了一種基于動態隨機車流相位差協調機制的區域交通協調控制系統和方法，該方法將路網子區交通流分為子區內部路口交通流和邊緣路口交通流兩部分，通過引入相位差協調機制，將整個路網子區內所有交叉口關聯起來，再通過改進HCM2000車輛延誤模型，使其適用于子區交通流存在波動性情形。結合改進型車輛延誤模型，以子區內車輛平均時延最短作為優化目標，建立了基于動態隨機車流相位差協調機制的子區交通信號協調控制模型。本發明能顯著地降低區域路網車輛平均延誤時間。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：一種基于動態隨機車流相位差協調機制的區域交通協調控制系統，該系統包括子區協調控制器模塊、子區信號協調優化模塊、交通狀態感知模塊、配時方案輸出模塊、受控車流。

子區協調控制器模塊的功能是：通過子區信號協調優化模塊得到最優配時方案和對應系統性能指標，即PI(Performance index)。比較現行控制方案的性能指標與調整配時后方案的性能指標，將其中最優性能指標所對應的各個路口配時方案輸出給配時方案輸出模塊。

子區信號協調優化模塊的功能是：根據交通狀態感知模塊采集到的交通信息，優化出各個路口最優的配時方案及其對應性能指標，送給子區協調控制器模塊。

交通狀態感知模塊的功能是：采集各路口各車道上的車流量信息。

配時方案輸出模塊的功能是：把最終配時方案，通過信號輸出裝置作用于受控車流。