[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于電警卡口數(shù)據(jù)的交叉口配時(shí)方案估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011034716.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112201061B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐克雙;姚佳蓉;吳浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G08G1/082
• 分類(lèi)號(hào): G08G1/082;G08G1/083
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種基于電警卡口數(shù)據(jù)的交叉口配時(shí)方案估計(jì)方法，包括以下步驟：1)構(gòu)建交叉口配時(shí)方案估計(jì)的雙層規(guī)劃問(wèn)題模型；2)獲取周期長(zhǎng)度、相位差以及綠信比估計(jì)的約束條件；3)針對(duì)受控流向所有可能的相位組合，定義表征直行流向和左轉(zhuǎn)流向綠燈時(shí)間的啟亮順序和綠燈長(zhǎng)度關(guān)系的啞變量，獲得相位結(jié)構(gòu)的約束條件；4)結(jié)合周期長(zhǎng)度、相位差、相位結(jié)構(gòu)和綠信比估計(jì)的約束條件，采用最小二乘法求解交叉口配時(shí)方案估計(jì)的雙層規(guī)劃問(wèn)題，得到最終估計(jì)的配時(shí)方案。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有全參數(shù)估計(jì)、估計(jì)精度高、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交通運(yùn)行信號(hào)配時(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于電警卡口數(shù)據(jù)的交叉口配時(shí)方案估計(jì)方法。

背景技術(shù)

信號(hào)配時(shí)方案作為間斷流的標(biāo)志，使得交通流從時(shí)間維度上具備了周期性的特征，在估計(jì)交通運(yùn)行評(píng)估指標(biāo)諸如排隊(duì)長(zhǎng)度、延誤等是重要的輸入，在信號(hào)控制優(yōu)化時(shí)也是優(yōu)化問(wèn)題的決策變量，雖然當(dāng)前信號(hào)控制領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展到感應(yīng)控制和自適應(yīng)控制(比如SCOOT、SCATS等)的階段，但在大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)多時(shí)段定時(shí)控制模式仍占有主導(dǎo)地位。但是，在實(shí)踐當(dāng)中，因?yàn)闄z測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘偏移或者人為干預(yù)的緣故，準(zhǔn)確的信號(hào)配時(shí)方案常常無(wú)法獲取，或者由交管部門(mén)提供的配時(shí)方案與實(shí)際運(yùn)行的配時(shí)方案存在較大偏差。

現(xiàn)有的配時(shí)估計(jì)方法大多基于浮動(dòng)車(chē)或者抽樣軌跡數(shù)據(jù)通過(guò)確定性的交通波解析方法和非確定性的概率統(tǒng)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)，對(duì)于基于車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)的配時(shí)估計(jì)方法，對(duì)停車(chē)線(xiàn)的標(biāo)定以及對(duì)排隊(duì)車(chē)輛加入和離開(kāi)排隊(duì)的時(shí)空坐標(biāo)是首要的環(huán)節(jié)，因此車(chē)輛軌跡的捕獲率和上傳頻率對(duì)估計(jì)精度具有很大影響，在估計(jì)參數(shù)方面，周期長(zhǎng)度和單個(gè)流向的綠燈時(shí)長(zhǎng)是最常見(jiàn)的估計(jì)參數(shù)，但對(duì)配時(shí)方案全參數(shù)的估計(jì)的研究還較少見(jiàn)，對(duì)相位結(jié)構(gòu)的估計(jì)則多是基于預(yù)定的候選相位結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行篩選。

近年來(lái)，卡口電警檢測(cè)器在中國(guó)多數(shù)城市得到大規(guī)模的應(yīng)用，全部車(chē)道均布設(shè)有電警卡口檢測(cè)器的交叉口檢測(cè)環(huán)境趨于普遍，相比于抽樣軌跡數(shù)據(jù)，電警卡口檢測(cè)器因?yàn)闄z測(cè)車(chē)牌的需要，其檢測(cè)區(qū)域接近于各車(chē)道的停車(chē)線(xiàn)，因此可省去標(biāo)定停車(chē)線(xiàn)位置的誤差，而且電警檢測(cè)器是全樣檢測(cè)，實(shí)際應(yīng)用中的檢測(cè)率可達(dá)90％以上，相比于抽樣軌跡數(shù)據(jù)，攜帶的交通信息更加豐富，因此，實(shí)現(xiàn)基于電警卡口數(shù)據(jù)的全參數(shù)交叉口配時(shí)方案估計(jì)方法對(duì)于補(bǔ)充配時(shí)估計(jì)的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于電警卡口數(shù)據(jù)的交叉口配時(shí)方案估計(jì)方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于電警卡口數(shù)據(jù)的交叉口配時(shí)方案估計(jì)方法，包括以下步驟：

1)構(gòu)建交叉口配時(shí)方案估計(jì)的雙層規(guī)劃問(wèn)題模型，其中，上層規(guī)劃目標(biāo)為周期和相位差估計(jì)誤差最小化，下層規(guī)劃目標(biāo)為周期內(nèi)相位結(jié)構(gòu)和各相位綠信比的估計(jì)誤差最小化；

2)基于交叉口所有受控流向所在車(chē)道的電警卡口檢測(cè)器的過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)，獲取周期長(zhǎng)度、相位差以及綠信比估計(jì)的約束條件；

3)針對(duì)受控流向所有可能的相位組合，定義表征直行流向和左轉(zhuǎn)流向綠燈時(shí)間的啟亮順序和綠燈長(zhǎng)度關(guān)系的啞變量，獲得相位結(jié)構(gòu)的約束條件；

4)結(jié)合周期長(zhǎng)度、相位差、相位結(jié)構(gòu)和綠信比估計(jì)的約束條件，采用最小二乘法求解交叉口配時(shí)方案估計(jì)的雙層規(guī)劃問(wèn)題，得到最終估計(jì)的配時(shí)方案。

所述的步驟2)具體包括以下步驟：

21)獲取進(jìn)口道i流向j車(chē)道k的車(chē)頭時(shí)距序列{h_i,j,k,l}；

22)對(duì)車(chē)頭時(shí)距序列{h_i,j,k,l}內(nèi)的車(chē)頭時(shí)距數(shù)值進(jìn)行k-means聚類(lèi)為兩類(lèi)Cluster1和Cluster 2，其中，Cluster 1表示與前車(chē)的車(chē)頭時(shí)距較大的一類(lèi)，Cluster 2表示車(chē)頭時(shí)距明顯小于Cluster 1的車(chē)輛，定義用于表征車(chē)輛所屬的類(lèi)別標(biāo)簽的二項(xiàng)變量s_i,j,k,l，其表達(dá)式為：