[发明专利]一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法

说明书

技术领域

本发明属于交通信号控制领域，具体是涉及一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法。

背景技术

绿波协调控制作为城市交通信号控制的重要组成部分，在改善交通拥堵甚至整个城市的交通状况起着至关重要的作用。然而，已有的绿波控制方法仍然有如下问题未解决：已有的对称和非对称混合相位序列绿波协调控制方法仅适用干线，无法适用于路网。

发明内容

为了克服现有绿波协调控制的无法适用于路网的不足，本发明提出了一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，针对采用对称和非对称混合相位序列的路网，本发明首先分析红绿灯时间与流量的关系，给出一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化模型。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，该方法包括以下步骤：

1)对交叉口进行初始化；

2)对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程；

3)对绿波带带宽在周期中的位置进行路段约束；

4)对绿波带带宽在周期中的位置进行环路约束；

5)设定目标函数和约束条件，得出适用于对称和非对称混合相位序列的绿波优化模型。

进一步，所述步骤1)中，对交叉口进行初始化包括如下设置：

1.1)进口车流分左转、直行和右转3股车流，右转车流跟随直行车流放行；

1.2)每个信号相位的损失时间固定且相等，，所述损失时间为启动损失时间与清空损失时间之和；

1.3)每个交叉口上行和下行相位的排队消散时间固定不变。

1.4)交叉口采用对称相位序列或者非对称相位序列，不考虑相位搭接设计方式。

再进一步，所述步骤2)中，对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程，过程如下：

2.1)由于一个交叉口绿波带在协调相位的弹性绿灯时间范围内，因此针对交叉口S_ij、交叉口S_(i+1)j的上行协调相位以及下行协调相位,可以得到绿波带位置约束：

式中:S_ij为含有m条干线的路网中，第j条干线上第i个交叉口；L_ij为第j条干线上第i个路段，即交叉口S_ij和交叉口S_(i+1)j之间的路段；分别为交叉口S_ij上行、下行协调相位的归一化排队消散时间；g_ij、分别为交叉口上行、下行协调相位的归一化有效绿灯时间；b_ij、分别为路段L_ij上行、下行绿波带带宽；w_ij为交叉口S_ij上行协调相位的绿波带位置,定义为上行绿波带中心到上行协调相位有效绿灯时间开始的时间距离；为交叉口S_ij下行协调相位的绿波带位置,定义为下行绿波带中心到下行协调相位有效绿灯时间结束的时间距离；所有的时间变量都归一化为相对信号周期的比；

2.2)由绿灯时间和流量的关系，得归一化有效绿灯时间：

式中：为交叉口S_ij上行协调相位的实际有效绿灯时间；z为周期的倒数；γ_ij为交叉口S_ij上行协调相位的流量比，定义为交叉口S_ij上行协调相位的流量与交叉口所有相位流量之和的比值；为交叉口S_ij一个周期内所有相位的总损失时间之和,，为交叉口S_ij的相位个数,为一个相位的实际损失时间,等于启动损失时间和清空损失时间之和。同理,下行协调相位的归一化绿灯时间也可由下行相位流量比计算得到；

2.3)根据式(1)-(2)得到绿波带约束条件如下：

更进一步，所述步骤3)中，对绿波带带宽在周期中的位置进行路段约束，过程如下：

3.1)计算交叉口S_(i+1)j下行相位绿波带中点到上行相位绿波带中点的时间距离,得路段约束:

式中：t_ij、分别为路段L_ij上行、下行方向的归一化旅行时间；为交叉口S_ij下行协调相位绿灯时间启亮超前于上行协调相位绿灯时间启亮的归一化时间间隔；