[發明專利]一種基于自適應迭代學習控制的城市主干道協調控制方法

有效

• 申請號: 201810374660.4
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108538065B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 沈國江;陳文峰;楊曦;劉志;朱李楠;劉端陽;阮中遠
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G08G1/081
• 分類號: G08G1/081
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

一種基于自適應迭代學習控制的城市主干道協調控制方法包括：a.確定關鍵交叉口：對于被控主干道，將其中交通需求最大的交叉口確定為關鍵交叉口；b.初始化公共信號周期，綠信比，相位差；c.優化關鍵交叉口綠信比；d.優化非關鍵交叉口綠信比；e.循環，每隔3～5個信號周期，重復步驟c和d。本發明以交叉口為控制對象，利用上下游交叉口的流量相關性對交叉口進行兩兩協調，根據實時的道路流量情況，通過迭代學習控制方法(ILC)計算信號燈各相位的綠燈時間，最后通過去偽策略來實時整定閉環控制器參數。本發明降低了主干道控制的實時計算量，提高了主干道的通行效率，效果優于傳統的定時控制方案，為城市主干道協調控制提供了一種有效方法。

技術領域

本發明涉及交通信號控制技術領域，尤其是涉及一種基于自適應迭代學習控制的城市主干道協調控制方法。

背景技術

隨著我國社會經濟的發展和人民生活水平的提高，越來越多的汽車進入了普通家庭，交通事故、交通擁堵、環境污染和能源消耗等問題日趨嚴重，旅行時間、旅行安全、環境質量和生活質量都受到了交通狀況的制約。

城市道路交通信號控制是現代城市交通管理中極其重要的一個方面，其管理與控制水平的優劣將直接影響城市道路交通運行的效果。在城市路網中，主干道承受著巨大的交通負荷，因此，實現良好的城市主干道交通信號控制是城市交通暢通化措施的重點。

現代城市交通信號控制理論研究表明，實現城市主干道交通信號動態協調控制，特別是通過實現信號配時優化條件，調控交通流，并使其均勻分布在主干道中，將極大地提高路網的通行能力，改善交通主干道本身及周邊道路的交通溢流現象，是城市交通高峰期交通信號控制的最佳選擇。

作為一種高效的城市交通協調控制方式，基于自適應迭代學習控制的城市主干道協調控制方法具有以下特點：1.保證主干道整體的車流均衡，從而降低主干道交叉口溢流的情況；2.交叉口綠燈使用效率更高，從而提高了主干道的通行能力；3.根據實時數據調整配時方案，能迅速應對交通需求的變化，提高了路網的穩定性；4.可使主干道承受更大的交通需求，從而降低了路網其余部分的壓力，改善整個路網的交通狀況。

國外主干道交通信號協調控制方法已有研究成果，如：J.D.C.Little首先提出了MAXBAND算法，針對包括n個路口S1,...,Sn的城市主干道，給出一組優化的交通信號相位差，使盡可能多的機動車在設定的速度范圍內能夠一次不停的通過主干道。N.H.Gartner在MAXBAND方法的基礎上提出了MULTIBAND，對許多重要特性都進行了改進，如清空時間的設定，左轉車輛的控制，對干線中不同路段實現不同帶寬等。但這些研究成果并未有效利用交通需求變化的日重復特性，且隨著路網規模的擴大，計算量迅速上升。

發明內容

本發明要克服現有技術上述不足，提供一種基于自適應迭代學習控制的城市主干道協調控制的方法，從而降低主干道發生擁堵的幾率，提高城市出行效率。

本發明是一種基于自適應迭代學習控制的城市主干道協調控制的方法，用于一個包括若干連續相鄰交叉口的城市道路交通區域，包括如下步驟：

a.確定關鍵交叉口：對于被控主干道，將其中交通需求最大的交叉口確定為關鍵交叉口。

b.初始化公共信號周期，綠信比，相位差：對于關鍵交叉口，根據Webster方法獲得交叉口信號周期，并將其作為交叉口公共信號周期；各交叉口均采用四相位配時方案，分別按其相位流量比計算初始綠信比；同時利用路段長度除以路段平均速度計算主干道相鄰交叉口之間的相位差。

c.優化關鍵交叉口綠信比：根據實時交通數據，利用去偽控制方法確定迭代學習控制的閉環控制率，然后利用前次迭代的誤差以及本次迭代的誤差，使用開閉環迭代學習控制方法優化綠信比。

d.優化非關鍵交叉口綠信比：從關鍵交叉口的相鄰交叉口開始，兩兩協調，將上游交叉口作為主路口，下游交叉口作為從路口，進行主從協調控制設計，依次完成非關鍵交叉口的綠信比優化。