[發明專利]基于車載GPS數據的區域擁堵路網邊界控制方法

有效

• 申請號: 202010495328.0
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN111931317B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 劉攀;何子昂;徐鋮鋮;李志斌;季彥婕
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06F16/29;G06K9/62;G08G1/07;G01S19/39
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.基于車載GPS數據的區域擁堵路網邊界控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1)收集搭載GPS車輛的實時數據，包括車牌ID、時間、位置、方向以及車速等數據，收集實地測量數據，包括車型比例、選定GPS車輛滲透率、包含渠化的道路及車道情況、信號配時方案、包含限行的其他交通管理策略情況；

步驟2)根據天氣狀況和節假日屬性對高峰時間GPS數據進行聚類處理，進行數據清洗，然后以一定時間步長進行數據處理；

步驟3)以OpenMap地圖數據為基礎，采用ArcGIS軟件對GPS數據點進行地圖匹配，以單個車輛為基礎確定車輛的軌跡及與道路的時空對應關系，獲得單個時間步長內各路段選定GPS車輛流量和平均車速數據；

步驟4)假定路網內選定GPS車輛的滲透率一致，通過實測數據整理的平均滲透率求得各路段各步長內的總流量數據，以選定GPS車輛的平均車速作為對應的速度數據；

步驟5)根據路段流量數據反推OD數據，以建立包含動態分配模塊的VISSIM路網模型；

步驟6)根據實際的道路線型、渠化、車道、信號配時、其他交通管理措施、車型比例以及上述的OD情況，構建包含動態分配模塊的VISSIM模型，動態分配模塊中采用改進的Logit模型即Kirchhoff公式進行路徑選擇，具體公式如下：

其中，P(R_j)是路徑j被選擇的概率，是路徑j的效用，C_j是路徑j的總體費用，k是模型的敏感系數；

步驟7)根據所求得的路網各路段的流量和速度數據對模型進行標定；

步驟8)求取各步長內路網車輛累積量N(t)和路網輸出車輛數參數P(t)，得到路網的NFD，根據圖形確定路網累積車輛數臨界范圍；

步驟9)確定路網包含控制延誤的路網車輛數平衡等式，具體如下：

其中，D_i(t)是路網t時刻的內部交通需求，I_u(t)是t時刻從上游交叉口無控制的邊界交叉口進入流量，是控制交叉口m進入路網的延誤時間，τ_g路網整體進入路網延誤時間，UI_g(t)和分別是t時刻從上游交叉口有控制的邊界交叉口總體和個體m進入路網的流量，M是有控制邊界上游交叉口的總數，G(N(t))為NFD的表達式；

步驟10)通過歐拉公式將式(2)離散化，可以得到：

ΔN(k+1)＝AΔN(k)+B[ΔUI_g(k-d_g)+ΔI_u(k)+ΔD_i(k)] 式(3)

其中，τ_g＝d_gT，T是單個步長的時間，d_g是整數，一個時間步長內假定ΔI_u(k)+ΔD_i(k)＝0，A和B通過基于最小平方和的參數估計算出；

步驟11)通過式(3)進一步推導出標準的PI控制系統，得到從控制交叉口進入路網的預期交通量總量改變量ΔUI_g(k)，PI控制系統具體如下：

其中，K_P和K_I分別是非負的比例和積分增量，通過z變化可以獲得在不同的時間延誤d_g條件下K_P、K_I與參數A、B之間的關系，是在最佳路網車輛數臨界范圍內選取的特定車輛數值，通過試算選取使路網延誤最小的值為的最終值；

步驟12)將控制交叉口直行進入路網信號相位作為流量控制的對象，確定各相關相位最大綠燈時間最小綠燈時間進入路網交通需求等限制條件；

步驟13)確定各控制交叉口直行進入路網相位中，進入路網交通量占總體交通量的比例ρm；

步驟14)計算控制交叉口m在k步長內的分配進入流量改變值和綠燈時長，具體計算方法如下：

其中，是更新后的控制交叉口進入路網的交通量總體改變量，在上一次迭代中由步驟15)確定，其初始值等于ΔUI_g(k)，lane_m是控制交叉口直行進入路網的車道數，和分別是控制交叉口m對應的下游邊界交叉口在第k個時間步長內的交通需求和通行能力，g_m()是對應車輛數全部疏解所必需的綠燈時間；

步驟15)對達到步驟12)中限制條件的控制交叉口預先分配流量改變值和綠燈時長，并計算更新的控制交叉口進入路網的交通總量改變量

步驟16)在步驟14)和步驟15)之間反復迭代，直至得到滿足限制條件的最終預期控制總量分配流量值和相應相位綠燈時長。