[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于車(chē)輛路徑信息的城市道路網(wǎng)信號(hào)控制方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110534132.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113421444B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昊;彭顯玥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G08G1/081
• 分類(lèi)號(hào): G08G1/081;G08G1/01
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 周科技

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于車(chē)輛路徑信息的城市道路網(wǎng)信號(hào)控制方法與裝置，其中方法具體包括：獲取目標(biāo)時(shí)段內(nèi)路網(wǎng)中所有車(chē)輛的目標(biāo)路徑數(shù)據(jù)、需求產(chǎn)生時(shí)間數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)，路網(wǎng)幾何數(shù)據(jù)、沖突相位數(shù)據(jù)；記迭代次數(shù)m＝1，初始化每個(gè)交叉口的車(chē)輛到達(dá)時(shí)間；將同一車(chē)道的到達(dá)車(chē)輛聚類(lèi)為車(chē)隊(duì)，構(gòu)建并求解以延誤最小化為目標(biāo)的單點(diǎn)信號(hào)控制模型，逐個(gè)交叉口優(yōu)化車(chē)輛離去時(shí)間；計(jì)算第m+1次迭代每個(gè)交叉口的車(chē)輛到達(dá)時(shí)間，若車(chē)輛到達(dá)時(shí)間不收斂，m＝m+1，繼續(xù)優(yōu)化車(chē)輛離去時(shí)間；若收斂，將第m次迭代的車(chē)輛到達(dá)與離去時(shí)間作為最終車(chē)輛到達(dá)與離去時(shí)間，獲得交叉口信號(hào)控制方案。本發(fā)明以延誤最小化為目標(biāo)，優(yōu)化路網(wǎng)各交叉口的信號(hào)控制方案，有效提升路網(wǎng)服務(wù)水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通安全控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于車(chē)輛路徑信息的城市道路網(wǎng)信號(hào)控制方法與裝置。

背景技術(shù)

隨著智能網(wǎng)聯(lián)交通的不斷發(fā)展，城市道路網(wǎng)中的車(chē)輛需求信息可以被提前獲取，將車(chē)輛的需求路徑及時(shí)間信息應(yīng)用于城市道路網(wǎng)信號(hào)優(yōu)化中，能有效降低延誤，提升路網(wǎng)服務(wù)水平。因此，基于車(chē)輛路徑信息的城市道路網(wǎng)信號(hào)控制方案研究具有重要意義。

現(xiàn)有城市網(wǎng)絡(luò)信號(hào)控制研究大多以車(chē)輛群體為研究對(duì)象，采用LTM(linktransmission model)模型、SF(store-and-forward model)模型等中觀交通仿真模型對(duì)交通狀態(tài)進(jìn)行描述，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化控制方案。這些優(yōu)化策略具有一定的實(shí)用性，但相對(duì)粗糙，不能反映車(chē)輛個(gè)體在路網(wǎng)上的具體行駛及延誤情況；信號(hào)控制變量大多為固定相位方案下的綠燈時(shí)長(zhǎng)，不夠靈活。因此，可以認(rèn)為，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于城市道路網(wǎng)信號(hào)控制的適應(yīng)性是不足的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明的目的在于基于車(chē)輛目標(biāo)路徑、需求產(chǎn)生時(shí)間等數(shù)據(jù)，以延誤最小化為目標(biāo)，優(yōu)化城市道路網(wǎng)各交叉口的信號(hào)控制方案，提升路網(wǎng)服務(wù)水平。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于車(chē)輛路徑信息的城市道路網(wǎng)信號(hào)控制方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取目標(biāo)時(shí)段內(nèi)路網(wǎng)中所有車(chē)輛的目標(biāo)路徑數(shù)據(jù)、需求產(chǎn)生時(shí)間數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)，路網(wǎng)中路段長(zhǎng)度數(shù)據(jù)、交叉口車(chē)道數(shù)數(shù)據(jù)、沖突相位數(shù)據(jù)；

步驟2，進(jìn)行第一次迭代，記錄迭代次數(shù)m＝1，依據(jù)步驟1獲取的數(shù)據(jù)，初始化每個(gè)交叉口的車(chē)輛到達(dá)時(shí)間；

步驟3，將同一車(chē)道的到達(dá)車(chē)輛聚類(lèi)為車(chē)隊(duì)，構(gòu)建并求解以延誤最小化為目標(biāo)的單點(diǎn)信號(hào)控制模型，逐個(gè)交叉口優(yōu)化車(chē)輛離去時(shí)間；

步驟4，依據(jù)車(chē)輛離去時(shí)間和步驟1獲取的數(shù)據(jù)，計(jì)算第m+1次迭代每個(gè)交叉口的車(chē)輛到達(dá)時(shí)間，若車(chē)輛到達(dá)時(shí)間收斂，進(jìn)入步驟5，若不收斂，m＝m+1，返回步驟3；

步驟5，將第m次迭代的車(chē)輛到達(dá)與離去時(shí)間作為最終車(chē)輛到達(dá)與離去時(shí)間，依據(jù)交叉口車(chē)輛離去時(shí)間數(shù)據(jù)，獲得交叉口信號(hào)控制方案。

作為優(yōu)選，所述步驟2中初始化每個(gè)交叉口的車(chē)輛到達(dá)時(shí)間計(jì)算公式為：

a_m,i,1＝a_i,1

其中，a_m,i,k為第m次迭代車(chē)輛i到達(dá)其行駛路徑中第k個(gè)交叉口的時(shí)刻，a_i,1為車(chē)輛i的需求產(chǎn)生時(shí)間，n為車(chē)輛i的行駛路徑中經(jīng)過(guò)的交叉口數(shù)量；L_k,i為車(chē)輛i到達(dá)其行駛路徑中第k個(gè)交叉口與第k-1個(gè)交叉口的間距；s為車(chē)輛速度；t_de,max為車(chē)輛在單個(gè)交叉口的最大許可延誤時(shí)間。

作為優(yōu)選，所述步驟3中將同一車(chē)道的到達(dá)車(chē)輛聚類(lèi)為車(chē)隊(duì)的方法為：