[发明专利]一种基于延误最小和饱和度均衡的多交叉口的控制方法

说明书

本发明涉及一种基于延误最小和饱和度均衡的多交叉口的控制方法，属于智能交通控制领域。本发明通过分析队列抵达下游路口的状态，建立相邻交叉口间的相位差模型，并将该模型扩展到多个交叉口协调以及双向协调的交叉口间相位差模型的建立。针对控制子区内各个路段的车辆流分布不均出现部分车道饱和度高的情况，考虑均衡多个路口的饱和度，建立协调方向上交叉口的绿信比优化模型。本发明的方法可以针对折线型路径的多个交叉口进行相位差和绿信比优化实现其交通信号协调控制。

技术领域

本发明涉及一种基于延误最小和饱和度均衡的多交叉口的控制方法，属于智能交通控制领域。

背景技术

在对多个交叉口实行信号的协调控制前，需要建立协调控制模型。区域内交叉口的数量增加，会导致其协调优化模型的复杂度会以几何级数形式增加，仅有10个交叉口的控制子区的模型复杂程度也非常高，因此不能直接对区域直接建立协调模型。

区域路网是二维平面结构的，因此其协调控制通常也被称作“面控”。而单交叉口信号控制成为“点控”，城市交通干线协调控制一般被称为“线控”。由于“点控”和“线控”复杂度比“面控”低很多，且有较为成熟的研究方法，因此，一般考虑将“面控”化为“线控”和“点控”的组合。

近年，不管在国内还是国外，干线的交通控制都成为城市交通控制的热门内容。城市干线道路承担着整个城市最大的交通负荷，协调多个路口调整交叉口间的相位差能够更好地调度交通分布，进而改善干线以及整个区域的交通状态及道路服务水平。干线协调与单交叉口信号控制存在差别，干线协调要给出路口之间的相位差，即邻近两路口的信号灯起点时间差。而单点信号控制只需要输出各路口的周期和绿信比。干线上多路口协调控制时，一般首先得出干线上各个路口的信号周期和绿信比，接下来关键要处理的问题就是计算各邻近路口间的相位差，目的是让在干线行驶的车辆可以接连在绿灯情况下不受阻地经过信号交叉口。

发明内容

针对协调路径上多个交叉口协调的控制，本发明提出了一种基于延误最小和饱和度均衡的多交叉口的控制方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于延误最小和饱和度均衡的多交叉口的控制方法，包括如下步骤：

(1)通过将队列抵达下游路口的状态划分成队列头部受阻和队列队尾部受阻两类，建立多交叉口的相位差优化模型，优化关键路径上及非关键路径上各交叉口的协调相位差；

(2)针对车流分布不均的多交叉口，基于饱和度均衡建立绿信比优化模型；

(3)利用粒子群算法求解相位差优化模型，fmincon函数求解绿信比优化模型进行多交叉口协调控制，并对比了协调前后的控制效果。

步骤(1)中针对头部受阻和队列队尾部受阻两类队列建立的延误模型如下：