[發明專利]一種過飽和交通狀態干線單向信號協調設計方法與裝置

有效

• 申請號: 202010551764.5
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111833620B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王昊;彭顯玥
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/081
• 分類號: G08G1/081;G08G1/085;G08G1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

1.一種過飽和交通狀態干線單向信號協調設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取過飽和交通狀態干線目標路段的幾何參數、交通參數、控制參數以及需進行優化時段的交通流量數據；

(2)以干線為建模對象，構建以最大化干線吞吐量為目標的優化模型，通過調節綠燈時長以提高綠時利用率，從而提高干線吞吐量；所述優化模型的約束包含保證本周期到達的車輛全部通過的約束、相位差處于臨界狀態時不存在空放的直行綠燈時長的約束、交通量進出平衡約束以及綠燈時長約束；

(3)求解以最大化干線吞吐量為目標的優化模型，得到干線各交叉口干線直行與支線左轉相位綠燈時長；

(4)以干線的每個交叉口為建模對象，構建以最小化車均延誤為目標的優化模型，通過調節相位差來實現交叉口間的信號協調，從而降低干線車均延誤；所述優化模型的約束包含避免溢出約束、避免排隊清空后主線車隊未到達情況出現的約束、避免主線車隊所有車輛均需排隊等待情況出現的約束以及保證本周期到達車輛全部通過的約束；

(5)求解以最小化車均延誤為目標的優化模型，得到交叉口與其上游交叉口之間的相位差；

所述步驟(2)中以目標路段第0交叉口至第n交叉口的綠燈時長為優化對象，第0交叉口為第1交叉口上游的交叉口，第n+1交叉口為第n交叉口下游的交叉口；優化模型的目標表示為：

其中，為駛離第n個交叉口直行車道的單車道交通流率，t_0,n+1為直行通過第n交叉口到達第n+1交叉口交通流的頭車與尾車時距；

所述步驟(2)中描述保證本周期到達的車輛全部通過的約束表示為：

若w_i＝w₁，

其中，t_0,i為上游交叉口通過直行到達第i交叉口交通流的頭車與尾車時距；f_i^s為第i交叉口到達車輛的直行比例；n_i為第i交叉口的直行車道數；l_i為第i交叉口的初始排隊長度；g_i為第i交叉口主線直行相位綠燈時長；v_c為排隊消散狀態的車速；w_i為第i交叉口的停止波波速；w₁為不存在轉向以及車道變換折減時的停止波波速；w₂為啟動波波速；

描述相位差處于臨界狀態時不存在空放的直行綠燈時長的約束表示為：

若i＝0，g_i＝t_0,i+1

其中，i＝0時，g₀為第0交叉口的直行相位綠燈時長，t_0,1為上游交叉口通過直行到達第1交叉口交通流的頭車與尾車時距；

描述交通量進出平衡的約束表示為：

其中，為駛出第i交叉口的交通流率；q_m為飽和流率；

描述綠燈時長的約束表示為:

g_0,min≤g₀≤g_0,max

其中，g_i,max為第i交叉口干線直行相位綠燈時間最大值；T為周期長度；g_ml,i,min，g_bs,i,min分別為第i交叉口主線左轉、支線直行相位綠燈時間的最小值；Q_ml,i,Q_bs,i分別為第i交叉口主線左轉、支線直行相位的車輛到達流率；I為綠燈間隔時間；g_bl,i,g_bl,i,min,g_bl,i,max分別為第i交叉口支線左轉相位綠燈時間及其最小值與最大值；g₀,g_0,min,g_0,max為第0交叉口直行相位綠燈時長及其最小值與最大值；

初始排隊長度的表達式為：

其中，e_i為第i交叉口的初始排隊車輛數；h₀為停車狀態下的車頭間距；g_bl,i-1,g_right,i-1分別為第i-1交叉口支路左轉、右轉相位綠燈時長；q_left,i-1,q_rig,i-1分別為第i-1交叉口支路左轉、右轉相位交通流率；q_branch,i為通過第i交叉口上游路段的小支路、停車場或路邊停車位駛入該交叉口進口道的車輛交通流率；不限制右轉車輛通行時，g_right,i-1＝T。