[发明专利]交通信号多控制目标复合优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用在道路路口的交通信号多控制目标复合优化方法，用于道路路口交通信号优化控制。

背景技术

交通信号优化控制是根据车辆检测器提供的实时交通信息，基于某种优化算法自动计算得到最优的红绿灯配时方案(包括周期长度、红灯时长、绿灯时长)，实现对道路路口交通运行的优化控制。目前，交通信号优化控制是在选定某单一控制目标的基础上，运行基于对应的某种优化算法计得出的最优的红绿灯配时方案。

常用的道路路口交通信号控制目标包括平次停车次数、平均延误和排队长度三种，优化的目的是使其中之一达到最小值。通常是根据预设时间表或某一时段的路口实时交通状态选择控制目标之一。可基于交通饱和度确定路口实时交通状态：轻交通、中交通或重交通三种状态。路口交通饱和度(X)是指在单位时间内通过受控路口停车线的实时交通流量(q)与允许通过的最大交通流量(Q)的比率，即X＝q/Q。当交通饱和度低于设定值X₁时为轻交通状态，高于设定值X₂时为重交通状态，高于设定值X₁、低于设定值X₂时为中交通状态，其中0≤X₁＜X₂＜1。

根据预设时间表自动选择优化控制目标时，一般在白天高峰时段选择排队长度最短优化控制目标；在夜间时段则选择平均停车次数最小优化控制目标，在其它时段则选择平均延误最小优化控制目标。根据实时交通状态自动选择优化控制目标时，一般当受控路口处于轻交通状态时选择平均停车次数最小优化控制目标；当处于中交通状态时选择平均延误最小优化控制目标；当处于重交通状态时选择排队长度最短优化控制目标。对于上述两种选择方式，前者是一个时间段对应一个优化控制目标，后者是一种交通状态对应一个优化控制目标，一旦选择了某一种优化控制目标，只要所处时间段或交通状态未发生改变，优化控制目标也不会改变，优化控制目标不能根据实时交通情况进行优化组合，存在对实时交通变化的适应性差，控制效率不高等问题。在实际信号控制中，当受控路口虽处于轻交通状态、但已接近中交通状态时，若仍以停车次数最小为唯一优化控制目标，会引起平均延误时间明显增加，车辆排队也会越积越长甚至引起路口交通拥堵；当受控路口虽处于中交通状态、但已接近重交通状态时，若仍以平均延误最小为唯一优化控制目标，会引起车辆排队长度明显增加甚至造成路口堵死。反之亦然。

发明内容

本发明的目的在于寻求一种适用于对道路路口进行多控制目标复合优化的方法，解决当前交通信号单优化控制目标方法存在的对交通实时变化适应性差、控制效率不高问题。

本发明提供的交通信号多控制目标复合优化方法为：

把受控路口交通信号控制目标定义成由平均停车次数、平均延误和排队长度三个单一控制目标组成的复合控制目标，根据交通状态、交通饱和度分别对三个单一控制目标进行加权，通过优化计算实现其综合值最小；

所述交通状态分成轻交通、中交通和重交通三种状态；所述交通饱和度是指在路口信号控制条件下，单位时间内车辆通过路口停车线的车辆实时流量与允许通过的车辆最大流量的比值；

1、复合控制目标公式

PI＝A₁×PI₁+A₂×PI₂+A₃×PI₃     (1)

公式(1)中：

PI指复合控制目标；

PI₁指平均停车次数控制目标；

PI₂指平均延误控制目标；

PI₃指排队长度控制目标；

A₁指PI₁的权重因子；

A₂指PI₂的权重因子；

A₃指PI₃的权重因子；

2、控制目标权重因子公式

A₁+A₂+A₃＝1      (2)

公式(2)中：

0≤A₁或A₂或A₃≤1

当受控路口处于轻交通状态即当0≤X≤X₁时：