[發(fā)明專利]基于低滲透率網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)的交叉口信號配時方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111409995.3
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114141013B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 韓雨;黃亞琴;劉攀
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/07
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

1.基于低滲透率網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)的交叉口信號配時方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，基于SUMO仿真平臺構(gòu)建一個有交叉口信號配時優(yōu)化需求的低滲透率網(wǎng)聯(lián)車路網(wǎng)；

步驟2，向步驟1構(gòu)建的路網(wǎng)中輸入數(shù)據(jù)，包括：高峰小時流量、平均車速、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、路段長度、車道數(shù)、道路限速和進口道方向，默認SUMO仿真平臺定義的車流模型，包括：Krauss跟馳模型和LC2013換道模型，設計低滲透率網(wǎng)聯(lián)車路網(wǎng)場景，模擬路網(wǎng)車流情況；

步驟3，在模擬的路網(wǎng)車流情況中，對于每個信號周期，隨機選取網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，且選取的網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)占整個路網(wǎng)車流軌跡數(shù)據(jù)的3％-5％；

步驟4，根據(jù)選取的網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)，在上一個信號周期結(jié)束時確定下一個信號周期的交通信號計劃；

所述步驟4中，在第k^j個信號周期結(jié)束時確定第k^j+1個信號周期的交通信號計劃，具體過程如下：

步驟41，計算交叉口每個進口道最大排隊率

定義路網(wǎng)為由路段連接的交叉口組成，對于交叉口j，進入的進口道s集合表示為S_j，則進口道s在第k^j個周期的最大排隊率r_s(k^j)為：

其中，x_s(k^j)表示第k^j個周期中的最大排隊長度，L_s(k^j)表示進口道s的長度；

步驟42，對于第k^j個信號周期，計算交叉口四個相位的溢出壓力

對于路段x，定義一個臨界排隊率來表示溢出的風險，即路段x的排隊率大于臨界排隊率，則該路段具有溢出風險；定義車流的直行和左轉(zhuǎn)均為運動m，運動m的溢出壓力為：

其中，δ_m(k^j)表示在k^j個信號周期運動m的溢出壓力，表示第k^j個周期m上游路段的排隊率，表示第k^j個周期m下游路段的排隊率，為m上游路段的臨界排隊率，為m下游路段的臨界排隊率；

對于南北直行相位，選取南直行和北直行的溢出壓力中較大的那個作為南北直行相位的溢出壓力；

對于南北左轉(zhuǎn)相位，選取南左轉(zhuǎn)和北左轉(zhuǎn)的溢出壓力中較大的那個作為南北左轉(zhuǎn)相位的溢出壓力；

對于東西直行相位，選取東直行和西直行的溢出壓力中較大的那個作為東西直行相位的溢出壓力；

對于東西左轉(zhuǎn)相位，選取東左轉(zhuǎn)和西左轉(zhuǎn)的溢出壓力中較大的那個作為東西左轉(zhuǎn)相位的溢出壓力；

步驟43，對于第k^j個信號周期，計算交叉口四個相位的溢出壓力權(quán)重

用一個指數(shù)函數(shù)來計算交叉口運動m的溢出壓力權(quán)重：

其中，w_m(k^j)表示在k^j個信號周期運動m的溢出壓力權(quán)重，η是參數(shù)；當δ_m(k^j)為負值，即運動m的下游路段有溢出風險，則w_m(k^j)接近于0；如果δ_m(k^j)為正值，即運動m的上游路段有溢出風險，則w_m(k^j)為正值；如果δ_m(k^j)等于0，即運動m的上下游路段溢出風險一致，則w_m(k^j)等于1；

步驟44，對于第k^j個信號周期，計算交叉口進口道的服務車輛數(shù)

在第k^j個信號周期內(nèi)為運動m服務的車輛數(shù)量表示為Q_m(k^j)：

Q_m(k^j)＝f_m(k^j)·g_m(k^j+1)

其中，f_m(k^j)表示運動m的平均流速，g_m(k^j+1)表示第k^j+1個信號周期中運動m的綠燈持續(xù)時間；

步驟45，計算第k^j+1個信號周期最優(yōu)分配綠燈時間

設計非線性凸優(yōu)化控制算法計算各交叉口不同相位最佳綠燈時間：

約束條件：

其中，M_j表示直行和左轉(zhuǎn)的集合，ε是誤差項，表示第k^j+1個信號周期中運動m在相位p的綠燈分配時間，分別為相位p綠燈時間的最小值和最大值，g_p(k^j+1)、g_p(k^j)分別為第k^j+1和k^j周期中相位p的綠燈分配時間，為相鄰周期相位p綠燈時間允許調(diào)整的最大值；

步驟5，根據(jù)下一個信號周期的交通信號計劃修改SUMO仿真平臺中路網(wǎng)的信號配時，直至仿真結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低滲透率網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)的交叉口信號配時方法，其特征在于，所述步驟1中，構(gòu)建的路網(wǎng)具有如下特征：1)路網(wǎng)上車流流量超過飽和流量的90％；2)路網(wǎng)交叉口上下游存在流量差；3)路網(wǎng)存在溢流情況。