[发明专利]一种基于绿波带宽度最大化的干道绿波协调控制配时方法

说明书

技术领域

本发明属于交通信号控制中干线绿波控制技术领域，涉及一种使干道双向绿波带宽度最大的协调控制配时方法。

背景技术

我国在城市道路网干道上的交叉口多为信号控制交叉口，分别进行单点信号控制时车辆在交叉口处频繁停车，因此导致路网运行效率低下、出行延误增大等交通问题。为减少车辆在各个交叉路口上的停车时间，把一条干线上的一批相邻交通信号统一起来，加以协调控制，减少干线上车流的交通延误和停车率，对改善整个城市交通状况具有重大意义。

定时干道绿波信号协调控制的设计原则主要有两种：绿波带宽最大化和延误最小化。其中绿波带宽最大化设计方法是通过改变干线上各个交叉口的绿时差，追求理论绿波通行时间与公共信号周期比值的最大化，即以信号时空图中的理论绿波带宽度作为配时方案协调控制效果的评价指标。常用方法有图解法和数解法。其中图解法直观易操作，但主观性较大，且不适合于干线上交叉口较多时的情况。而数解法具有计算简洁、实现方便、可操作性强等优点，并在一些干道协调控制实际系统设计中得到广泛应用，在许多教科书中也将其作为经典方法进行介绍。

然而通过图解法验证可以发现，传统数解法给出的配时方案的绿波带宽并不是最大的绿波带宽。此外，传统数解法所提出的改变限速值的方案在实际城市干道中难以实现，实际上城市干线的限速一般都是统一的，而车辆在同一路段上的行驶速度也相对稳定。再者，传统数解法只考虑了理想情况下的绿波带宽计算，没有考虑实际路段中可能出现的延误情况，如公交车停靠站产生的延误和交叉口先期排队车辆造成的延误。

为了克服上述缺陷，本发明对传统干线信号协调控制数解方法进行改进，易于实施、考虑实际车辆运行延误的前提下，提出一种基于绿波带宽度最大化的干道绿波协调控制配时新方法。

发明内容

技术问题：本发明在传统干道绿波协调控制数解方法基础上，提供了一种使干线绿波带宽最大、计算简便且易于实际工程操作的基于绿波带宽度最大化的干道绿波协调控制配时方法。

技术方案：本发明的基于绿波带宽度最大化的干道绿波协调控制配时方法，包括以下步骤：

1）对干线上信号交叉口的基本几何参数和配时参数进行调查，得到干线上信号交叉口个数为N个，第i个交叉口和第一个交叉口间的路段长度为D0_i，i=1,2,…,N，第i个交叉口的绿信比为λ_i，i=1,2,…,N，干线上公共信号周期C的取值范围为C∈[C_min，C_max]，干线上车辆的平均运行速度为v，计算交叉口间的换算距离D_i，i=1,2,…,N；

2）基于步骤1）中调查得到的基本参数，计算理想信号间距a的取值范围为：a∈[C_min·v/2，C_max·v/2]，理想信号间距a的迭代步长为：s=v/2；然后根据公式A_j=C_min·v/2+s^*(j-1)计算理想信号间距a所有的可能取值A_j，并生成理想信号间距a所有可能取值的集合A，A={C_min·v/2,C_min·v/2+s,C_min·v/2+2s,...C_min·v/2+s*(j-1),…C_max·v/2}，其中j为可能选取的迭代步长，j=1,2,…,C_max-C_min+1；

3）按照如下方法，分别计算理想信号间距a的每一个可能取值A_j下，干线上的最大绿波带宽度：

31）首先计算干线交叉口余数向量y=[y₁，y₂,…,y_N]，其中y_i为D_i除以A_j所得到的余数，然后基于干线交叉口余数向量y计算旋转余数向量y’=[y₁’，y₂’,…,y_N’]，最后将干线交叉口余数向量y和旋转余数向量y’中的所有元素合并到一个向量中，并将合并后得到向量中的所有元素按取值从小到大顺序排序，得到理想信号间距分割向量Y=[Y₁,Y₂,…,Y_2N]；