[发明专利]一种基于车辆路径信息的城市道路网信号控制方法与装置

权利要求书

1.一种基于车辆路径信息的城市道路网信号控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取目标时段内路网中所有车辆的目标路径数据、需求产生时间数据、速度数据，路网中路段长度数据、交叉口车道数数据、冲突相位数据；

步骤2，进行第一次迭代，记录迭代次数m＝1，依据步骤1获取的数据，初始化每个交叉口的车辆到达时间；

步骤3，将同一车道的到达车辆聚类为车队，构建并求解以延误最小化为目标的单点信号控制模型，逐个交叉口优化车辆离去时间；

其中，将同一车道的到达车辆聚类为车队的方法为：

将交叉口j同一车道的车辆按到达时间排序，令为交叉口j第l车道第x辆车的到达时间；第l车道第h车队的特征值包括车队车辆数车队到达时间车队离去时间车队持续时间

以每辆车为一个车队进行初始化，则

若则将车辆x纳入车队h，车辆x为车队h的第n_x辆车，删除车队x，其中t_th为饱和车头时距，g_min为最小绿灯时间；

所述的单点信号控制模型以总延误最小化为目标，包含到达时间与离去时间约束、先入先出约束、冲突流向约束、0-1变量的关联约束；

单点信号控制模型的目标函数表示为：

其中，delay_l,h为第l车道第h车队的延误时间；

到达时间与离去时间约束表示为：

其中，t_de,max为单交叉口单车辆最大允许延误时间；

先入先出约束表示为：

冲突流向约束表示为：

当时，

当时，

当时，

u_{(l1,h1),(l2，h2)}＝0，1

其中，定义s_l1⊥s_l2为车道l1与车道l2对应流向相互冲突；t_co，max为临界冲突时间，认为两个冲突车队的到达时间差大于临界冲突时间时，先到达的车队先离开；t_in为绿灯时间间隔，t_wa为启动损失时间；M为常系数；u_{(l1，h1)，(l2，h2)}为0-1变量，u_{(l1，h1)，(l2，h2)}＝0，表示车队(l1，h1)比车队(l2，h2)后离开交叉口，u_{(l1，h1)，(l2，h2)}＝1，表示车队(l2，h2)比车队(l1，h1)后离开交叉口；

0-1变量的关联约束表示为：

且且u_{(l1，h1)，(l2，h2)}-u_{(l1,h1+1),(l2,h2)}≥0；

步骤4，依据车辆离去时间和步骤1获取的数据，计算第m+1次迭代每个交叉口的车辆到达时间，若车辆到达时间收敛，进入步骤5，若不收敛，m＝m+1，返回步骤3；

步骤5，将第m次迭代的车辆到达与离去时间作为最终车辆到达与离去时间，依据交叉口车辆离去时间数据，获得交叉口信号控制方案，具体获取原则为：

第m次迭代车辆到达与离去时间数据为最终车辆到达与离去时间，表示为：

a_i,k＝a_m,i,k

d_i,k＝d_m,i，k

其中，a_i,k为车辆i到达其行驶路径中第k个交叉口的时刻，d_i，k为车辆i离开其行驶路径中第k个交叉口的时刻；

对于交叉口j，若t时刻放行流向f_i，j；f_i，j为车辆i在交叉口j的流向；

其中，当p_i,k＝j时，f_i，j＝(p_i，k-1，p_i，k+1)；p_i，k为车辆i行驶路径中第k个交叉口的编号；为车辆i在交叉口j的离去时间。