[發(fā)明專利]一種基于在線交通仿真的單點優(yōu)化控制方法及裝置

在審

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• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111710167A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 張曉春;林濤;羅佳晨;陳振武;周勇;鄒莉
• 申請（專利權）人: 深圳市城市交通規(guī)劃設計研究中心股份有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/07;G08G1/081
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 陳雪飛

本發(fā)明提供了一種基于在線交通仿真的單點優(yōu)化控制方法及裝置，涉及交通信號控制技術領域，包括：獲取實時交通檢測數(shù)據(jù)；根據(jù)實時交通檢測數(shù)據(jù)進行在線仿真，預測信號交叉口在預設時間內(nèi)的交通狀態(tài)；根據(jù)預測的交通狀態(tài)采用自適應優(yōu)化算法對信號交叉口進行單點信號配時優(yōu)化，確定優(yōu)化信號配時方案；根據(jù)優(yōu)化信號配時方案進行在線仿真，評估優(yōu)化信號配時方案下的交通狀態(tài)是否滿足預設優(yōu)化條件；當滿足預設優(yōu)化條件時，根據(jù)優(yōu)化信號配時方案對信號交叉口進行控制。本發(fā)明通過根據(jù)不同的交通狀態(tài)，選擇合適的控制策略、優(yōu)化目標和約束條件，利用在線仿真對優(yōu)化方案進行預驗證，形成控制閉環(huán)，提高優(yōu)化方案的有效性。

技術領域

本發(fā)明涉及交通信號控制技術領域，具體而言，涉及一種基于在線交通仿真的單點優(yōu)化控制方法及裝置。

背景技術

近年來，隨著人民生活水平的提高和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國汽車保有量逐年劇增。而汽車持有量的增加也引發(fā)了各種問題，例如交通流量增長速度加快、交通秩序紊亂程度增高、道路基礎設施不足以及道路路網(wǎng)布局不合理等等。由于交叉口是車輛與行人匯集、轉向和疏散的必經(jīng)之地，相當于交通的咽喉，因此解決交叉口的擁堵問題至關重要。

交通信號配時優(yōu)化經(jīng)多年的研究和發(fā)展，已經(jīng)形成了一套較為成熟和穩(wěn)定的理論體系。以Webster為代表的基于流量比和等飽和度法的信號配時理論長期處于重要地位，該方法根據(jù)交叉口各個流向的交通需求大小，來均衡分配一個周期內(nèi)的綠燈時間，是實際應用最廣的配時優(yōu)化方法，但在實地應用中也面臨諸多問題。一方面，交通流自身存在復雜性，不同交通需求量條件下的信號配時控制策略有所不同，出行者的心理因素和安全性也不容忽視。另一方面，由于交通流存在明顯的隨機性，多時段控制的信號配時方案有時不能很好地捕捉實時動態(tài)的交通狀態(tài)變化。而近年來出現(xiàn)的基于機器學習和強化學習等非顯性建模的信號配時方法，將信號控制模型的知識和配時經(jīng)驗完全交給機器模型進行自主學習，并不具備驗證優(yōu)化方案的能力，導致實地驗證的試錯成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題，為達上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種基于在線交通仿真的單點優(yōu)化控制方法，其包括：

獲取實時交通檢測數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述實時交通檢測數(shù)據(jù)進行在線仿真，預測信號交叉口在預設時間內(nèi)的交通狀態(tài)；

根據(jù)預測的交通狀態(tài)采用自適應優(yōu)化算法對所述信號交叉口進行單點信號配時優(yōu)化，確定優(yōu)化信號配時方案，其中，所述自適應優(yōu)化算法包括多個目標函數(shù)和多個約束條件；

根據(jù)所述優(yōu)化信號配時方案進行在線仿真，評估所述優(yōu)化信號配時方案下的交通狀態(tài)是否滿足預設優(yōu)化條件；

當滿足所述預設優(yōu)化條件時，根據(jù)所述優(yōu)化信號配時方案對所述信號交叉口進行控制。

進一步地，所述根據(jù)預測的交通狀態(tài)采用自適應優(yōu)化算法對所述信號交叉口進行單點信號配時優(yōu)化，確定優(yōu)化信號配時方案包括：

根據(jù)所述預測的交通狀態(tài)選擇控制策略；

根據(jù)所述控制策略確定所述自適應優(yōu)化算法的所述目標函數(shù)和所述約束條件；

根據(jù)所述目標函數(shù)和所述約束條件進行優(yōu)化，確定所述優(yōu)化信號配時方案。

進一步地，所述根據(jù)所述預測的交通狀態(tài)選擇控制策略包括：

根據(jù)所述信號交叉口的流向飽和度和進口道的速度指數(shù)來選擇所述控制策略。

進一步地，所述流向飽和度根據(jù)所述信號交叉口的流量和飽和流率確定，所述進口道的速度指數(shù)根據(jù)所述進口道的實時檢測速度與歷史最大檢測速度確定。

進一步地，所述根據(jù)所述目標函數(shù)和所述約束條件進行優(yōu)化，確定所述優(yōu)化信號配時方案包括：