[發明專利]一種城市交通宏觀區域邊界控制方法

有效

• 申請號: 201910256874.6
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN110111562B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 侯忠生;雷霆
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/08;G08G1/081;G08G1/096
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開了一種城市交通宏觀區域邊界控制方法。所述控制方法包括如下步驟：S1、將城市交通路網劃分為若干個同質區域；S2、根據所述若干個同質區域對城市交通路網進行子系統分解，得到若干個子系統；S3、計算各子系統的偽梯度向量；S4、采集各子系統的輸入/輸出數據；S5、計算各子系統之間的邊界控制比例；S6、將邊界控制比例轉化為邊界交叉口的綠信比；S7、將所述邊界交叉口的綠信比輸出到各個邊界交叉口的信號機，并在當前控制周期內保持每個信號周期的相位綠信比不變。

技術領域

本發明涉及智能交通技術領域。更具體地，涉及一種城市交通宏觀區域邊界控制方法。

背景技術

隨著城市的發展和擴張以及人民生活水平的提高，在城市道路上行駛的車輛與日俱增，從而使得越來越多的車輛與有限的城市道路空間之間的矛盾越來越激化，城市交通路網的擁堵問題也越來越嚴重。而在當今社會中，興建交通基礎設施不但會導致城市交通路網更加擁堵的陣痛，而且往往建好之后會由于布雷斯悖論而導致新的擁堵產生。同時，興建城市道路基礎設施的拆遷等成本高昂，噪聲、粉塵等環境污染嚴重，所以，在有限的城市道路空間下進行合理的交通控制顯得越來越重要。

目前的城市道路交通控制方法大都是基于模型的，而城市交通系統是一個復雜連接的強隨機性的非線性大系統，不但模型難以精確建立，而且控制也比較復雜。例如，SCOOT、SCATS等已經廣泛投入使用的交通控制系統，都是基于精確的數據模型或者預設方案。當模型失配時，交通控制的效果往往會大打折扣。此外，現有的交通控制方法大都需要精確知道每個交叉口和路段的車輛的詳細信息，并且對相應的每個交叉口都進行控制。這對傳感器的數目和質量、控制主機的計算壓力以及交通控制實施成本都是一個巨大的挑戰。因此，如何控制較少的交叉口信號燈使得宏觀層面的交通擁堵減緩甚至消失，提高整個城市交通路網的通行效率，具有很大的實際意義。

鑒于基于交叉口的城市交通控制方法存在精確細致的交通模型難以建立并且所有路段和交叉口的車輛行駛信息難以獲得等困難，宏觀層面的交通控制可以解決該問題。由于交叉口紅綠燈的存在，使得原本連續的交通流被打斷，因此城市的交通系統是一個離散時間系統。本發明應用Store and Forward思想，對城市交通路網中的交通數據進行采樣，當采樣周期取為交叉口信號周期的公倍數時，間斷交通流可視作連續交通流。經過對實際交通數據的研究發現，在這種情況下類似于快速路上的流量-密度單峰函數關系同樣存在于由眾多交叉口和路段組成的城市交通路網中。即：一個區域內行駛的車輛數(或者車輛密度)和平均流量之間存在一個單峰函數關系。區域內行駛的車輛數存在一個臨界值，當行駛的車輛數達到該臨界值附近時，區域內的平均流量最大。當實際行駛的車輛數小于該臨界值時，該區域處于暢通狀態，平均流量隨著行駛車輛數的增加而增加；而一旦實際行駛的車輛數大于該臨界值，則該區域內的平均流量會下降，從而該區域的交通會陷入擁堵狀態。因此，不需要知道每個交叉口和路段的詳細信息即可從宏觀層面判定交通狀態，并且可以利用這一特性在區域邊界交叉口實施宏觀區域邊界控制。