[發明專利]一種有軌電車與社會車流的協同控制方法

有效

• 申請號: 201710868230.3
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107705591B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 楊敏;李瑞;李國強;徐特;丁浩洋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/087
• 分類號: G08G1/087;G08G1/07
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.一種有軌電車與社會車流的協同控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

(1)道路交通基礎數據采集及信號公共周期的確定，

(2)檢測器的設置和激活，

(3)到達檢測器檢測到有軌電車后，信號控制機生成有軌電車優先通行申請，按照有軌電車與社會車流的協同控制方法進行信號配時方案調整，

(4)有軌電車到達檢測器的關閉與開啟；協調路段實行優化后的信號控制方案，會暫時關閉有軌電車到達檢測器，等到檢測器檢測到有軌電車離開協調路段后，結束本輛有軌電車的信號優先協同控制流程，恢復到原有的控制方案，此時有軌電車到達檢測器重新啟動，等待進入下一輛有軌電車的信號優先協同控制，若再次檢測到有軌電車的到達，會重新進入步驟(3)；

步驟(1)具體如下，該步驟采用韋伯斯特公式計算信號周期，并取各交叉口中最大周期作為協調控制的公共周期；

L＝Σ_I(l+I-A)；

C-韋伯斯特公式計算的周期時長(s)；

L-周期損失時間(s)；

Y-交叉口總流量比；

A-黃燈時間(s)；

I-綠燈間隔時間(s)；

l-啟動損失時間(s)，查表得；

y_i＝max_j(q_ij/S_ij),第i相位的流量比；

q_ij–第i相位第j車道的小時流量；

S_ij-第i相位第j車道的通行能力，由基本通行能力得；

通過相關分析，該方案所需的道路交通基礎數據包括如下所示：各個交叉口車道數N_ij和規定的車道方向即包括直行、左轉、右轉、直左、直右、左直右、左右轉、相鄰交叉口的間距l_ij等靜態數據、交叉口的流量流向數據即各進口道的飽和度y_i、信號配時現狀即黃燈時間A、一個周期內的相位數i、綠燈間隔時間I，動態數據以及車輛停靠時間序列y，有軌電車到站實際時刻x1、上車人數x2、下車人數x3、與上一輛進站電車的車頭時距x4，有軌電車長度L_tr，交叉口清空距離L_d，有軌電車速度Vtr數據；

步驟(2)中檢測器的設置和激活具體如下，在協調控制區段上游入口處布置有軌電車到達檢測器，在協調控制區段下游出口處布置有軌電車離開檢測器，第一輛有軌電車通過離開檢測器時，有軌電車到達檢測器被激活，處于能夠接收后續有軌電車優先申請的狀態；

所述步驟(3)中，到達檢測器檢測到有軌電車后，信號控制機生成有軌電車優先通行申請，按照有軌電車與社會車流的協同控制方法進行信號配時方案調整，

待檢測器檢測到有軌電車時，信號控制機生成有軌電車優先通行申請，具體如下，

31)有軌電車站點停靠時間預測：

32)信號協調優化方案：通過31)的有軌電車站點停靠時間預測，可在此基礎上得到電車到達交叉口停車線的時刻，然后結合社會車輛的到達率基于嵌套算法得到交叉口的綠燈時間與相位差參數，并根據“綠燈時間與相位差”指標確定信號協調優化方案。

2.根據權利要求1所述的一種有軌電車與社會車流的協同控制方法，其特征在于，步驟31)中有軌電車站點停靠時間預測具體如下，將有軌電車到達停車線時間的預測過程簡化，預測電車在站臺的停靠時間，即因停靠產生的非正常行駛持續時間，該方案采用多項式核函數算法，基于此算法實現停站時間的預測；并以此為依據，預測有軌電車到達交叉口的時間；

算法如下：

其中，f(x)為非線性回歸函數，和為拉格朗日待定系數，可由公式(3)求得，SV_s代表支持向量機集合，ε是不敏感系數；

其中，y為樣本序列，是采集到的車輛停靠時間原始序列，l為支持向量數目，x＝(x₁，x₂，x₃，x₄)為屬性變量，與有軌電車停靠時間緊密相關，分別為電車到站實際時刻、上車人數、下車人數、與上一輛進站電車的車頭時距，這些都可通過跟車調查獲取。

3.根據權利要求2所述的一種有軌電車與社會車流的協同控制方法，其特征在于，所述步驟32)中采用嵌套算法確定綠燈時長和相位差，模塊一以有軌電車在協調區段停車最小為目標，并將此目標作為新約束帶入模塊二，即控制區段總延誤最小為優化目標，保證有軌電車在交叉口間連續優先通行的同時使得社會車輛在交叉口的延誤盡可能小；

模塊一：有軌電車綠波通行；

模塊一以申請優先的有軌電車在目標區段的累計停車次數S_all最小為目標函數，對應的算法如下：

其中，為第j個交叉口有軌電車通行相位綠燈啟亮時間，o_j為第j個交叉口的絕對相位差，a為正整數，C為協調控制的公共周期時長；

為有軌電車到達第j個交叉口的時間；

t_emp＝(L_tr+L_d)/v_tr為有軌電車穿越交叉口的清空時間；為第j個交叉口第i相位的綠燈時間，為第j個交叉口第i相位的最短綠燈時間，q_ij為第j個交叉口第i相位單周期車流量，S_ij為第j個交叉口第i相位的車道飽和流率；

通過整數空間粒子群算法求解式(5)和式(6)，將求解結果作為新的約束條件帶入模塊二；

模塊二：基于期望延誤的配時優化；

有軌電車的信號優先會給占用其他相位社會車輛的通行時間，為了在保障電車通行權的前提下，信號配時應當盡量降低其他相位社會車輛的通行延誤，其算法如下：

其中，為第i個交叉口第j相位的車輛頭車到達停車線的時間；u_ij為第i個交叉口第j相位考慮上游交叉口影響后的到達率；

利用整數空間的粒子群算法就可以求得滿足目標函數的各交叉口的信號相位配時和相位差。