[发明专利]一种面向单点瓶颈的上游区域信号控制参数优化方法

说明书

本发明公开了一种面向单点瓶颈的上游区域信号控制参数优化方法，该方法是通过精确描述区域内部节点交通状态的时空关联特性，合理调节上游节点的信号配时参数，从区域层面消散路段瓶颈，具体步骤如下：建立车流贡献率模型，通过设定的阈值确定调控车流与控制区域；再计算原控制方案下的驶入驶离流率差值；计算初始排队所需的上下游输入能力总调解量；将总调解量分配；调节车流绿信比，最终获得瓶颈控制方案。本发明方法基于瓶颈路段上游流率，综合考虑多种交通流参数，自动识别瓶颈车流并实时对瓶颈相关交叉口进行控制，能快速有效解决瓶颈拥堵情况，且易于工程实现。

技术领域

本发明涉及一种面向单点瓶颈的上游区域信号控制参数优化方法，用于城市交通控制与管理，属于智能交通研究领域。

背景技术

随着城市经济的不断发展、城市规模的持续扩大，城市道路交通拥堵问题日益严重，严重影响了人们的日常生活和社会的稳定发展，而如何寻找有效的方法来治理交通拥堵，是如今交通工程领域的研究热门之一。

路网中交通需求时空分布的不均衡会导致个别路段的排队长度接近甚至等于路段长度，影响上游交叉口交通流的正常释放。该路段称之为“瓶颈路段”，其所对应的交叉口称之为“瓶颈交叉口”。瓶颈交叉口作为城市路网中的重要节点，可能会引发城市路网拥堵的“多米诺”和“死锁”现象，其结果是导致路网交通运行严重瘫痪，造成严重的经济和社会损失。针对此类现象要改善交通拥挤状况，瓶颈交叉口处的信号优化就显得尤为重要。

针对以上现状和问题，本发明提出了一种能够有效快速疏散单条路段瓶颈状态的区域信号控制参数优化方法，为城市交通精细化的管理控制提供依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向单点瓶颈的上游区域信号控制参数优化方法。该方法通过精确描述区域内部节点交通状态的时空关联特性，合理调节上游节点的信号配时参数，从区域层面消散路段瓶颈。

本发明提出的面向单点瓶颈的上游区域信号参数优化方法，包括了瓶颈控制节点选择、瓶颈路段调节量确定和信号参数优化三部分。

第一部分，瓶颈控制节点选择。本发明中，将通过建立车流贡献率表达模型描述上游交通流对瓶颈路段的影响。

第二部分，瓶颈路段调节量确定。以瓶颈路段上游数据为基准计算流率差值，通过理想消散时间和消散比例确定总调节量并按路径数等比例分配，最后结合车流贡献率表达模型确定瓶颈相位的绿信比。

第三部分，信号参数优化。在交叉口相位相序和周期时长不变的情况下，将优化得到的瓶颈相位绿信比下发给瓶颈路段上游交叉口，并对瓶颈相位与其他相位绿灯时长做出相应的调整。

本发明提出的瓶颈控制方法，包括步骤如下：

c1、建立车流贡献率表达模型，通过预先设定的贡献率及饱和度阈值确定调控车流与控制区域。

c2、以调控车流上游驶入流率和驶出流率，理想消散时间和消散比例为基准确定上游应承担总调节量。

c3、根据上游路径数量，计算每条路径承担的调节量。

c4、结合调控车流路段信息，确定调控车流所对应相位的绿信比调节量。

c5、详细分析方案下发时刻与当前周期运行状态，并形成最终瓶颈控制方案。

步骤c1分析上游交通流对瓶颈路段的影响，利用预先设定的阈值确定瓶颈控制区域，详细步骤如下：

针对整个城市路网或控制区域，其所包含的路段集合可用N来表示，N＝{n₁,n₂,…,n_m}，其中，m为路段个数，i和j分别表示路段n_i和n_j的车流。