[發明專利]一種基于路口相似度的信號配時方案推薦方法

有效

• 申請號: 201910313296.5
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110021178B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 孟利民;駱佳磊;蔣維;應頌翔;林夢嫚
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G08G1/08
• 分類號: G08G1/08
• 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

1.一種基于路口相似度的信號配時方案推薦方法，包括以下步驟：

1)采集數據，采集路口地理信息，通過SCATS檢測器采集對應路口交通流數據及其對應時段的配時方案數據；所述的路口地理信息包括路口形狀、路段角度、車道數量與功能和周邊是否有醫院、學校、車站的規律性大流量建筑物；交通流數據包括SCATS檢測器采集的各車道流量和飽和度，對應時段的配時方案為每一周期的相位、相序及各相位綠燈時長；

2)預處理數據，在步驟1)的基礎上，針對交通流數據和配時方案數據的缺失和異常進行清洗和修復；針對缺失數據用多重插補的方法進行補全；針對異常數據，首先用統計學中的Grubbs檢驗法判斷數據是否為異常值，再針對異常值采用三次樣條法進行插值；

3)建立數據庫，基于步驟1)和步驟2)建立路口模型和方案模型；所述的路口模型包括路口的靜態地理數據及各時段的動態數據，方案模型包括對應路口每一周期的方案；

4)推薦算法，在步驟3)的基礎上，對目標路口與數據庫模塊中的路口做相似度的計算，計算公式SIM描述如公式(1)所示：

SIM＝K_d·SIMD+K_f·SIMF+K_b·SIMB (1)

其中SIMD是路口空間相似度，K_d是路口空間相似度所占的權重；SIMF是各路段車道數與車道功能類型的相似度，K_f是車道數與車道功能類型的相似度所占的權重；SIMB是計算周圍是否有醫院、學校、車站規律性大流量建筑物及建筑物所處位置的相似度，K_b是建筑物相似度所占的權重；路口空間相似度SIMD、各路段車道數與車道功能類型相似度SIMF和建筑物相似度SIMB的計算公式如下：

其中j是路段總數，directionA是目標路口的路段，directionB是路口數據庫中的路口的路段，Rad計算的是正北方向為起始方向的路段弧度；

其中A_i與B_i分別是目標路口第i個路段與路口數據庫中路口第i個路段的車道功能和數量的模糊集，SIMF是A_i與B_i之間的模糊相似度，M是相應模糊集的面積；

若路口周圍存在醫院、學校、車站的規律性大流量建筑物，(x,y)為目標路口的建筑物坐標，(x′,y′)為數據庫中路口周邊建筑物坐標；

選取相似度SIM超過閾值的路口，通過目標路口與這些路口的當前動態數據匹配，從這些路口的方案中計算出最適合目標路口的方案進行推薦，計算公式描述如公式(2)所示：

其中S是配時方案推薦度，A(VO,DS)是以目標路口當前各相位對應車道的流量和飽和度構成的特征向量，B(VO,DS)是選中路口的各周期方案中的各相位對應車道的流量和飽和度構成的特征向量，VO表示流量，DS表示飽和度；

選取推薦度S最高的方案輸出到SCATS控制系統中；

5)評價得分，收集方案運行后幾個周期的數據對方案進行評價，計算公式描述如公式(3)所示：

其中Scores指方案的評價得分，c代表方案運行后的c個周期，n代表參與評分的n項性能指標，性能指標有平均車輛延誤時間，平均車速，路口排隊長度，k_s是每項性能指標所占的權重，score_s是每項性能指標的評價得分；得分高于閾值則將方案錄入至目標路口的方案數據庫中。