[发明专利]基于车辆排队长度的交叉口信号配时优化方法

说明书

技术领域

本发明属于智能交通控制领域，涉及一种在交叉口利用车辆排队长度来进行交叉口信号配时的优化算法。

背景技术

随着我国城镇化建设的不断深化，大中城市的建设规模及交通压力也逐渐变大。信号交叉口作为城市道路的咽喉，是城市交通高效稳定的关键。在我国，现有交通信号控制系统均是利用“流量检测器”，检测一段时间内集计的车流量数据，从而利用流量数据对信号交叉口进行信号配时优化。

现有的利用“流量检测器”进行信号配时优化的手段存在检测误差较大，优化效果不佳，以及布设在地面下的“流量检测器”设备损坏率高，后期维护困难等问题。而随着“互联网+”时代的到来，我们利用城市交通出行者的轨迹大数据，可以分析得到在每个交叉口车辆实时的排队状况数据，如每个进口道排队车辆数，车辆排队长度等数据。

针对上述问题及行业发展趋势，本发明提出了一种基于车辆排队长度的交叉口信号配时优化方法，即最大可能排队压力控制算法。它改变以往利用流量检测器进行感应式信号控制的常规做法，利用排队长度进行感应式信号控制，具体方法为利用红灯末尾车辆排队长度推算最大排队长度，根据最大排队长度计算本相位所需要的绿灯时间，根据此相位的绿灯时间优化信号配时双环结构，做出嵌套相位；取得了比经典的基于车头时距的感应式控制更好的效果。这种方法对排队长度误差估计不敏感，在一定的误差下仍能取得比较好的控制效果。

发明内容

1、本发明的目的。

本发明为了解决现有技术中信号配时检测误差较大、设备损坏率高的问题，而提出了一种基于车辆排队长度的交叉口信号配时优化方法，利用交叉口的车辆排队长度进行交叉口信号配时优化。

2、本发明技术方案。

本发明提出的一种基于车辆排队长度的交叉口信号配时优化方法，按照如下步骤进行：

(1)根据交叉口的渠化和控制方案实际情况，定义双环结构；

(2)双环结构中，环结构采用矩形表示，其中双环横向从左至右矩形按照时间顺序排序，矩形长度代表该流向绿灯时长，矩形左或右边界代表绿灯开始或结束的时刻；

(3)双环反映信号配时情况，确定双环包括两个方面：确定环内流向的排列以及确定流向通行的持续时间；

(4)确定环内流向的排列即每个环内的流向的放行顺序，从而确定环间两个流向的组合，其原则包括：第一，同一环内所有流向都是两两冲突，且环间对应位置的流向不冲突，第二，同一道路上的流向相邻放行；

(5)计算绿灯时间，根据绿灯约束调整理论绿灯时间得到实际绿灯时间，从而确定矩形长度。

更进一步具体实施方式中，所述的步骤2中，具体定义方法为：双环结构中，代表第j个环，编号i为流向。

更进一步具体实施方式中，所述的步骤(5)计算绿灯时间按照如下方式进行：

5.1：设f_i^(j)对应车道组的单车道饱和流率为S_i^(j)，单位为pcu/h；

5.2：计算f_i^(j)对应车道组的饱和车头时距h_i^(j)，h_i^(j)单位为s；

5.3：计算流向f_i^(j)对应车道组的消散波速Vd_i^(j)，单位为m/s；

5.4：计算f_i^(j)第t个周期的集结波速Va_i^(j)(t)，单位为m/s；

5.5：计算f_i^(j)第t个周期队尾车从队尾启动到其到达停车线所需时间β_i^(j)(t)，单位为s；

5.6：计算f_i^(j)第t个周期消散波从停车线传到队尾所需时间α_i^(j)(t)，单位为s；

5.7：计算f_i^(j)第t个周期的理论绿灯时长g_i^(j)(t)，单位为s；

5.8:根据双环边界约束条件；

5.9：根据双边约束条件得到实际绿灯时间。