[发明专利]一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种协调控制优化方法，特别是涉及一种相邻交叉口协调控制相位差优化方法。

背景技术

信号交叉口作为城市交通网络中的关键节点，其通畅性、安全性对城市路网运行至关重要。实现交叉口交通流的协调控制可以极大减少交通延误、缓解交通拥堵。相位差是指两个协调控制交叉口协调相位的绿灯起始时刻之差，是协调控制的核心参数。不同相位差取值影响双向协调绿波带的宽度，进而影响协调控制效果。

协调控制的研究始于20世纪50年代，经过几十年的发展，目前常用的协调控制相位差优化方法有图解法、数解法、MAXBAN法等。图解法是通过直观的绿波带对应，不断调整通过带速度和周期时长，从而确定相位差，获得理想的绿波带带宽；数解法是通过寻找系统中各实际信号距离理想信号的最大挪移量最小来获得最优相位差；MAXBAND法则是通过建立绿波带宽度的线性规划求解。上述现有协调控制相位差优化方法一般只适用于主干道对称放行方式下对主干道直行车流的协调，且没有考虑交叉口尺寸对协调交通流运行距离的影响。随着交叉口相位结构及放行方式的多样化与精细化，需要建立一种能够适应复杂相位结构与放行方式，同时考虑交叉口几何尺寸、适应不同方向协调车流的相位差优化方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法。本发明建立双向协调相位绿波带带宽和相位差之间的关系模型，通过确定不同的绿波带带宽选择策略，进而得到不同策略下的最优相位差。

本发明所采用的技术方案是：

一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法，该方法的前提是相邻协调控制路口的单点方案确定，具体包括以下步骤：

（1）确定协调相位绿灯时间和协调距离；

（2）构建相邻交叉口协调模型；

（3）建立正、反向绿波带带宽与相位差之间的关系模型；

（4）计算得到绿波带带宽与相位差的数值对应关系；

（5）确定最优相位差。

本发明通过对相邻交叉口协调控制的建模求解得到相位差与绿波带之间的关系，并有效考虑了正反向协调距离不同、协调速度不同等情况，方法对于协调控制更具有普遍适用性。

附图说明

图1是相邻交叉口双向绿波协调算法流程图；

图2是待选协调车流示意图；

图3是绿波协调控制参数含义示意图；

图4是协调车流在交叉口内行驶距离示意图；

图5是案例相邻交叉口协调距离示意图；

图6是案例相邻交叉口信号方案；

图7是案例绿波带求解结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于案例实施方式表述的范围。

本发明的前提是相邻交叉口单点方案已经优化完毕，具体是相邻交叉口相位相序、绿信比均已确定，且周期时长相等，案例给出相邻交叉口A、B的信号方案，如图6。

如图1所示，本发明方法具体是：

（1）确定协调相位绿灯时间和协调距离

定义i到i+1路口方向为正向，i+1到i路口为反向，根据协调车流确定协调相位绿灯时间和协调距离。

正向协调的上游绿灯时间可以是上游交叉口驶入协调路段的任意受信号控制的车流对应的相位绿灯时间，下游协调绿灯时间可以是下游交叉口的驶出协调路段的任意受信号控制的车流对应的相位绿灯时间。待选协调车流示意图如图2，以正向协调为例，若上下游左直右车流均受信号控制，则正向协调车流组合方式有①④、①⑤、①⑥、②④、②⑤、②⑥、③④、③⑤、③⑥共9种，根据协调控制需求确定正向协调车流，其对应的相位绿灯时间为正向协调绿灯时间。反向协调绿灯时间的选取方式同上。

C —— 协调交叉口公共周期，单位秒(s)；

g_i —— 路口 i 的正向协调车流对应的绿灯时间，单位秒(s)；

g_i’ ——路口 i 的反向协调车流对应的绿灯时间，单位秒(s)；

r_i —— 路口 i 的正向协调车流对应的红灯时间，单位秒(s)；