[發明專利]一種路段施工區背景下基于交通波的干線協調控制方法

有效

• 申請號: 201910694785.X
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110415520B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 楊達;陳玉婷;賈冰梅
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/08
• 代理公司: 成都天既明專利代理事務所(特殊普通合伙) 51259
• 代理人: 彭立瓊;李欽

本發明公開了一種路段施工區背景下基于交通波的干線協調控制方法，包括如下步驟：步驟一、建立能反映施工區特征的交通波模型；步驟二、計算在路段施工區背景下各個交叉口的停車延誤；步驟三、以協調相位停車延誤最小為主要目標，交叉口停車延誤最小為次要目標，協調相位排隊車輛不上溢為約束條件建立雙目標的干線協調模型。與現有技術相比，本發明的積極效果是：本發明充分考慮了施工區的存在對車輛的速度概率分布、到達率和排隊車輛長度與時間的影響，建立了路段施工區背景下基于交通波的干線協調模型。采用本發明的方法，將得到更為準確的干線協調結果，盡可能地減少施工區帶來的交通延誤，有效地改善了施工區路段的通行能力。

技術領域

本發明涉及一種路段施工區背景下基于交通波的干線協調控制方法。

背景技術

在許多國家的城市道路中存在大量的施工區，這些施工區對城市交通造成極大的影響。施工區壓縮了道路資源，增加了高額的交通延誤及出行成本，還可能引發高頻率的交通事故。城市道路路段施工區的存在，會改變交叉口的到達率、離去率和車輛平均速度等交通參數，使得城市道路中原有的信號控制方案不再適用，造成延誤和停車次數的增加。研究路段施工區影響下的干線協調控制方案對于緩解施工區對城市交通的負面影響十分重要。

有關施工區的研究已經進展了幾十年，主要針對的是高速公路施工區，而有關城市道路施工區的研究內容還較少。其中，楊慶祥等分析了影響城市道路施工區的因素，通過分析仿真結果得到了各因素的函數關系，提出了城市道路施工區的通行能力計算模型。Heaslip等同樣通過仿真得到了影響城市道路施工區通行能力的影響因素。陳雅等結合計算機技術，得到城市快速路的施工區仿真模型，該模型可以模擬施工區的交通流狀態并計算施工區通行能力。張翛建立了施工區的交通波模型，但模型較為簡單且缺乏數據驗證。郭嘯峰研究了城市道路施工區合流區的換道行為，并建立了相應的城市道路施工區微觀交通流模型。Sadegh等開發了一款城市道路施工區交通仿真工具(ARTWORK)，用以評價城市中交叉口附近的路段施工區對交叉口信號控制的影響。Joseph等研發了一款分析存在于城市道路相鄰交叉口之間的施工區的仿真工具。Tsyganov等提出了改善城市道路施工區的信號控制方案的可行措施。Shaaban等探討了涉及到施工區的交叉口問題，并提出了一種施工區布局策略。

城市干線協調控制方法的研究己經取得了很多成果，許多干線協調控制的軟件，例如，MAXBAND、MUTIBAND以及TRANSYT等，已經廣泛應用于現實的控制中。常見的方法有最大綠波帶法和最小延誤法兩類。其中，最小延誤法是以延誤、排隊次數等參數為目標建立的求解相位差的模型，主要的軟件系統有TRANSYT和SCOOT等。

綜上所述，有關城市道路施工區的信號管理與控制的研究十分缺少。施工區的存在將會影響車輛的速度概率分布、到達率和排隊車輛長度與時間，這些因素將進一步影響信號交叉口的協調方案，現有的干線協調理論未考慮施工區帶來的相關因素的改變。當有施工區存在時，干線協調的結果將不再準確，還有可能引起更多的交通延誤。雖然干線協調控制模型本身已經較為成熟，但因為施工區的存在改變了，不僅會降低路段的通行能力，還會改變上游交叉口的車輛釋放及下游交叉口的車輛到達率模型，使得原有的信號配時方案不再適用。因此有必要研究施工區背景下的干線協調模型。考慮到施工區的存在會使得單車道流量增大，本發明采用最小延誤的方法，交通波模型能在快速并保證一定精度的情況下，反映受施工區影響的交叉口的交通狀態，且對輸入數據的要求較少，適用于實際的交通控制中。因此，為了計算交通延誤提供理論支撐，本發明將引入交通波理論，分析在施工區的影響下交叉口交通波的變化。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明提出了一種路段施工區背景下基于交通波的干線協調控制方法，首先通過對交通波蔓延圖的研究，分析路段施工區對交通波的影響參數與影響機理，進而可知受影響下的交通波種類、波速與蔓延時間的變化，而后對交通波進行定量計算。通過所建立的交通波模型，可以得到在路段施工區影響下，基于交通波的延誤的計算方法，根據所計算的延誤建立以延誤最小目標的雙目標施工區干線協調模型。