[發明專利]基于深度增強網絡的路網信號控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201710787381.6
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107705557B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 吳建平;許明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/08;G06N3/04;G06N3/08;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種基于深度增強網絡的路網信號控制方法及裝置，其中，方法包括：建立包含流量通道和智能體通道的深度神經網絡模型；在流量通道輸入路網流量狀態信息；在智能體通道輸入當前路口的信號燈相位設置信息，以及距離當前路口預設跳數范圍內的相鄰路口的信號燈相位設置信息；深度神經網絡模型以預設頻率輸出當前路口信號的切換動作，并以路網運行車輛的平均延誤作為回報，與交通仿真軟件實時在線交互，以迭代方式逼近動作?值函數，實現優化控制策略。該方法通過迭代方式逼近動作?值函數，實現優化控制策略，以對路網信號全局優化控制，提高路網吞吐量，縮短用戶出行的平均時間，節約控制成本，實現城市路網交通組織的智能化升級。

技術領域

本發明涉及智能交通技術領域，特別涉及一種基于深度增強網絡的路網信號控制方法及裝置。

背景技術

城市化進程快速發展，人口激增，交通需求急劇膨脹，對城市交通系統和服務提出前所未有的挑戰。城市交通擁堵問題日趨嚴峻。一旦發生擁堵將使道路通行能力下降、車速降低、通行延誤增大、而且隨著油耗的增加，還會進一步造成嚴重的空氣污染。交通擁塞己成為困擾全球主要發達城市的焦點問題，能否采取措施對交通擁塞問題進行有效治理，密切關系著經濟和社會的發展。

在固有路網條件下，對信號的優化控制是緩解擁堵、提高交通效率、確保交通安全的有效手段。通過控制城市交通路口的交通信號狀態,對交通信號重新配時并協調城市各個路口的交通信號,可以大幅度減少出行延誤,節省能源,有效提高交通通行效率。

隨著物聯網與計算機控制技術的發展，信號控制系統經歷了由孤立的單一路口控制向主干線路口控制、區域控制正在向大規模網絡控制的方向發展、控制方式的設計也從固定配時、自適應、集中控制演化為分散式協同、智能化控制。

最初信號控制器針對的是單路口的固定配時，即將信號變換的時間間隔信息預先輸入給控制器，但這種方式過于單一固化，不適用于各種大量隨機因素匯集的動態路網，一種改進的方案是多時段信號控制，即根據早晚高峰交流變化的不同時段對信號控制器設置不同的相位、綠信比等參數。另外，還出現了感應式信號控制，該方式利用檢測器數據結合一些算法對相位的信號時間進行預測，后來又發展出了自適應的信號控制方法改善了感應式控制在路口流量飽和狀態下延誤過大的問題，但這些方法割裂了路口間的時空關系，時常出現在一個范圍較小的局部網絡流量達到優化，卻導致在更大范圍的區域通行能力下降的問題。

然而，空間相近的路口交通流往往具有較強關聯性，孤立的考慮單點控制容易引起節點間的沖突,從而導致全局性能下降。因此，專家學者提出了線控方案進一步提高信號優化效率，即采取組合優化策略對位于主要線路的路口進行協同控制，相繼提出了相容控制策略、啟發式分層控制策略和結合遺傳算法的協同優化算法等，達到了一定程度的性能提升，但線控方案并沒有擺脫單點控制模式的局限，其可能制約其他非主干線的通行能力，甚至導致這些線路的頻繁擁塞，整個路網的吞吐量也隨之下降。為此，研究者進一步將控制范圍擴展到區域層面或大規模網絡。

相關技術中，應用于大范圍城市路網中的區域協同信號控制系統有TRANSYT(Traffic Network Study Tool，交通網絡研究工具)，但其采用的固定配時方案，在飽和流量的情況下，容易出現網絡延誤較大的問題，基于自適應策略的區域信號控制系統有SC00T、SCATS(Sydney Coordinated Adaptive Traffic System，悉尼自適應交通控制系統)，但其依賴于集中式的控制方式，其數據采集、通信與計算代價都隨著網絡規模增大成指數增長。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種基于深度增強網絡的路網信號控制方法，該方法可以全面提高路網的吞吐量，縮短出行者的平均旅行時間，而且節約了交通信號控制的人工成本，實現城市路網調度的全智能化升級。

本發明的另一個目的在于提出一種基于深度增強網絡的路網信號控制裝置。