[發(fā)明專利]一種應(yīng)急車(chē)輛優(yōu)先的跨交通子區(qū)信號(hào)協(xié)同控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210478987.2
• 申請(qǐng)日: 2022-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115063988B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐少虎;程光;張益農(nóng);孫迪;殷瑋川;孟凡婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京聯(lián)合大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/087
• 分類號(hào): G08G1/087;G08G1/08;G06F30/20;G06V10/84;G06F111/06
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

本發(fā)明提供了一種應(yīng)急車(chē)輛優(yōu)先的跨交通子區(qū)信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法，該方法通過(guò)綜合應(yīng)急路徑交通協(xié)調(diào)控制、關(guān)聯(lián)交通子區(qū)控制的基本特征，在以應(yīng)急交通協(xié)調(diào)優(yōu)先的前提下，考慮關(guān)聯(lián)交通子區(qū)控制的約束條件，采用分層遞階協(xié)調(diào)控制、雙層規(guī)劃模型等理論方法，構(gòu)建跨交通子區(qū)的應(yīng)急路徑多態(tài)交通流分層遞階分布式協(xié)同控制模型，最終形成應(yīng)急路徑與關(guān)聯(lián)交通子區(qū)協(xié)同控制方法。面向交通應(yīng)急響應(yīng)的安全與及時(shí)需求，利用本發(fā)明技術(shù)可建立應(yīng)急響應(yīng)背景下的城市道路應(yīng)急交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法和技術(shù)等工作，有助于提升城市路網(wǎng)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的安全韌性能力，可為交通管理者制定應(yīng)急交通管控策略和方案提供輔助決策支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于城市安全韌性交通關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)急車(chē)輛優(yōu)先的跨交通子區(qū)信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)

面對(duì)交通問(wèn)題日益嚴(yán)峻的城市發(fā)展現(xiàn)狀，突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)引發(fā)的交通安全、效率等問(wèn)題愈發(fā)突出，如救助車(chē)輛常常被阻滯在擁堵社會(huì)車(chē)流中，甚至導(dǎo)致次生交通事故，消耗了寶貴的緊急救援時(shí)間。特別是人口稠密、經(jīng)濟(jì)要素高度積聚的大型城市，城市路網(wǎng)密集、機(jī)動(dòng)車(chē)流量大、交通環(huán)境復(fù)雜等，應(yīng)急車(chē)輛因?yàn)閷?duì)沿線交通狀態(tài)缺乏有效的掌握，加之傳統(tǒng)交通信息采集方式的時(shí)空局限性，沿線交叉口信號(hào)優(yōu)先控制策略無(wú)法對(duì)其及時(shí)響應(yīng)。如何保障應(yīng)急交通的優(yōu)先通行權(quán)，解決應(yīng)急交通與社會(huì)交通耦合的應(yīng)急交通流協(xié)調(diào)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)這些關(guān)聯(lián)交通子區(qū)與應(yīng)急路徑的交通流協(xié)同控制，已經(jīng)成為構(gòu)建城市安全韌性交通系統(tǒng)亟需解決的問(wèn)題。

現(xiàn)有方法一般沒(méi)有考慮突發(fā)事件對(duì)應(yīng)急交通路徑的不確定性，綜合道路交通通行條件、應(yīng)急車(chē)輛行駛時(shí)空軌跡、可變相位差等關(guān)聯(lián)因素的分析不足，應(yīng)急車(chē)輛與社會(huì)車(chē)輛混合的交通流關(guān)系不明確，特別是面對(duì)原有交通控制子區(qū)與應(yīng)急路徑重疊區(qū)域的交叉口同時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)的情形，在關(guān)聯(lián)交通小區(qū)信號(hào)協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，尚未形成成熟的兩類交通的協(xié)同控制關(guān)系。本技術(shù)針對(duì)應(yīng)急路徑與交通子區(qū)重疊區(qū)域的交通協(xié)同控制問(wèn)題，考慮交通子區(qū)基礎(chǔ)約束條件，建立關(guān)聯(lián)交通子區(qū)交通流和應(yīng)急交通流融合形成多態(tài)交通流耦合關(guān)系，以應(yīng)急路徑應(yīng)急交通流為優(yōu)先，提出重疊區(qū)域跨交通子區(qū)的交通流協(xié)同控制策略，利用分層遞階協(xié)調(diào)控制、雙層規(guī)劃等理論方法，建立跨交通子區(qū)的應(yīng)急路徑多態(tài)交通分層遞階分布式協(xié)同閉環(huán)控制技術(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于以下幾點(diǎn)：

1)本技術(shù)結(jié)合跨交通子區(qū)的多態(tài)交通流規(guī)律關(guān)系和動(dòng)力學(xué)模型，在應(yīng)急交通優(yōu)先為基本目標(biāo)，構(gòu)建了應(yīng)急路徑與關(guān)聯(lián)交通子區(qū)分層遞階分布式協(xié)同控制模型，形成有關(guān)聯(lián)交通小區(qū)影響的應(yīng)急路徑多態(tài)交通流協(xié)同控制理論方法。

2)本技術(shù)建立了跨交通子區(qū)的連續(xù)性控制機(jī)制，形成應(yīng)急路徑多態(tài)交通流協(xié)同控制模式，構(gòu)建了應(yīng)急路徑與關(guān)聯(lián)交通子區(qū)相結(jié)合的分層遞階分布式協(xié)同控制，創(chuàng)新性地響應(yīng)突發(fā)事件應(yīng)急交通優(yōu)先通行的需求以及滿足社會(huì)交通低延誤時(shí)間的同時(shí)，兼顧從科學(xué)方案角度解決社會(huì)交通與應(yīng)急交通路權(quán)沖突的協(xié)同機(jī)制和安全保障，為城市突發(fā)事件情景下路網(wǎng)應(yīng)急交通控制拓展了新的研究方法與途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決突發(fā)事件應(yīng)急交通與常態(tài)社會(huì)交通存在的路權(quán)需求沖突、安全隱患等現(xiàn)實(shí)背景問(wèn)題，公開(kāi)一種應(yīng)急車(chē)輛優(yōu)先的跨交通子區(qū)信號(hào)協(xié)同控制方法，從應(yīng)急狀態(tài)與常態(tài)下的多態(tài)交通流動(dòng)力學(xué)特性分析、應(yīng)急交通流控制建模以及跨交通小區(qū)多態(tài)交通流協(xié)同控制等角度構(gòu)建技術(shù)體系。首先在建立應(yīng)急交通流與社會(huì)交通流的基本關(guān)系規(guī)律的基礎(chǔ)上，構(gòu)建多態(tài)交通流動(dòng)力學(xué)模型，其次，為解決應(yīng)急路徑與關(guān)聯(lián)交通小區(qū)的多態(tài)交通流通行權(quán)問(wèn)題，提出跨交通小區(qū)的應(yīng)急路徑多態(tài)交通流分層遞階分布式協(xié)同控制方法。本發(fā)明結(jié)合交通信號(hào)對(duì)應(yīng)急交通流時(shí)空特性辨識(shí)以及其與背景社會(huì)交通流關(guān)系規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，基于交通波、多車(chē)道元胞自動(dòng)機(jī)等理論方法，融合應(yīng)急與常態(tài)下多態(tài)交通流運(yùn)行規(guī)律關(guān)系和動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)交通信息物理系統(tǒng)的基本原理，綜合道路交通信號(hào)控制涉及數(shù)據(jù)采集、通信傳輸、計(jì)算分析以及現(xiàn)場(chǎng)控制的循環(huán)邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)交通子區(qū)分層遞階協(xié)調(diào)控制技術(shù)與應(yīng)急車(chē)輛(隊(duì))優(yōu)先分布式協(xié)同控制方法綜合應(yīng)用的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，建立面向跨交通子區(qū)的多態(tài)交通流分層遞階分布式協(xié)同控制方法。本發(fā)明技術(shù)流程如圖1所示。具體采用如下技術(shù)方案：