[发明专利]一种基于混沌人工鱼群算法的关联交叉口信号控制方法

说明书

技术领域

本发明属于智能交通领域，涉及一种基于混沌人工鱼群算法的关联交叉口信号控制方法。

背景技术

城市交通流量大，使得各相邻交叉口相互关联，所以只关注某一个交叉口交通信号控制是不能够解决城市主干道的交通问题。同时在城市交通网中，各交叉口相距都比较近，如果各相邻的交叉口分别设置单点信号控制，车辆可能会经常遇到红灯，造成车辆的通行不畅，也会使环境污染加重。为了减少车辆在各个交叉口上的停车等待时间，尤其使干道上的车辆能够畅通行驶，所以本方法针对城市关联交叉口进行实时信号控制，对于提高城市路网整体通行效率具有十分重要的意义。

城市关联交叉口具有关联性、交通流行为复杂且多变等特征，是普遍存在于城市路网中的一类交叉口集合形式。关联交叉口既可以是相互邻近的交叉口，也可以是隧道两端的交叉口集合而不受实际距离的限制约束，其关联性主要体现在交叉口交通流之间的关联性。相邻交叉口之间的关联会随着交通流的变化而变化。城市关联交叉口构成城市路网中的重点交通区域(包括重要交通密集及交通瓶颈地带)。因此，对城市关联交叉口的控制效果直接影响着城市路网通行效率。

目前，对交叉口信号控制的研究有很多。杨锦冬等人(杨锦冬,杨东援.城市信号控制交叉口信号周期时长优化模型[J].同济大学学报:自然科学版,2001,29(7):789-794.)提出了一种新的城市道路交叉口信号配时方法；徐建闽等人(徐建闽,舒宁.新型模糊控制算法在交叉口信号控制中的应用[J].华南理工大学学报:自然科学版,2000,28(6):1-5.)提出了一种新型的孤立交叉口信号控制的模糊算法，实现了孤立交叉口信号控制的优化；李明伟等人(李明伟,康海贵,周鹏飞.基于混沌云粒子群算法的交叉口信号智能配时优化[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版,2013(1):82-86.)基于猫映射和云模型对标准粒子群算法进行改进，应用提出的混沌云粒子群算法对交叉口信号配送模型求解；杨海荣(杨海荣,罗大庸.交叉口信号实时滚动优化模型及算法[J].控制与决策,2014,29(4):645-650.)等人提出了改进的遗传算法对建立的可变相序实时滚动优化模型求解。但都没有考虑到交叉口交通流的关联性。

发明内容

针对以上城市关联交叉口信号控制问题，本发明提出了一种基于混沌人工鱼群算法求解关联交叉口信号控制模型。本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤1：建立关联交叉口信号优化控制模型

如附图1所示的星型关联交叉口集合，该关联交叉口集合主要包括主交叉口C₀和与主交叉口C₀距离d_i的附近交叉口C_i。C₀和C_i之间的关联度系数为r_0i，满足条件公式(1.1)、(1.2)的相邻的交叉口就构成了以C₀为中心的关联交叉口。

dist(C₀,C_i)≤d₀

(1.1)

max{Corr(M_0i，M_ij)}≥r₀，j＝1，2，3，4

(1.2)

式中：i＝1，2，3，4，分别代表交叉口进口的东、西、南、北方向；dist(C₀,C_i)为交叉口C₀和C_i之间的距离；M_0i为交叉口C₀在进道口i方向的交通流参数时间序到；M_ij为交叉口C_i在进道口j方向的交通流参数时间序列；Corr(M_0i，M_ij)为交叉口C₀进口i方向和交叉口C_i进口j方向交通流参数时间序列之间的关联度；d₀和r₀为确定的值。

步骤2：关联交叉口优化策略

由附图2可知，首先，在保持关联性不变的情况下，将4个交叉口组成的关联交叉口分拆成为四个基本的子单元，然后对这4个基本单元进行优化。该关联交叉口有4个十字交叉口组成，各个交叉口设计为4相位的信号控制，以关联交叉口内的车辆延误时间最小为优化目标，进而实现对关联交叉口的信号实时优化控制。

步骤3：关联交叉口信号控制性能指标函数的确定