[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

说明书

本发明公开了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，其中方法具体包括：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，路网几何数据、冲突相位数据；记迭代次数m＝1，初始化每个交叉口的车辆到达时间；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；计算第m+1次迭代每个交叉口的车辆到达时间，若车辆到达时间不收敛，m＝m+1，继续优化车辆离去时间；若收敛，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，获得交叉口信号控制方案。本发明以延误最小化为目标，优化路网各交叉口的信号控制方案，有效提升路网服务水平。

技术领域

本发明属于交通安全控制领域，具体涉及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。

背景技术

随着智能网联交通的不断发展，城市道路网中的车辆需求信息可以被提前获取，将车辆的需求路径及时间信息应用于城市道路网信号优化中，能有效降低延误，提升路网服务水平。因此，基于车辆路径信息的城市道路网信号控制方案研究具有重要意义。

现有城市网络信号控制研究大多以车辆群体为研究对象，采用LTM(linktransmission model)模型、SF(store-and-forward model)模型等中观交通仿真模型对交通状态进行描述，在此基础上优化控制方案。这些优化策略具有一定的实用性，但相对粗糙，不能反映车辆个体在路网上的具体行驶及延误情况；信号控制变量大多为固定相位方案下的绿灯时长，不够灵活。因此，可以认为，现有技术对于城市道路网信号控制的适应性是不足的。

发明内容

发明目的：针对现有方法的不足，本发明的目的在于基于车辆目标路径、需求产生时间等数据，以延误最小化为目标，优化城市道路网各交叉口的信号控制方案，提升路网服务水平。

技术方案：为实现以上发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于车辆路径信息的城市道路网信号控制方法，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；

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。

作为优选，所述步骤2中初始化每个交叉口的车辆到达时间计算公式为：

a_m,i,1＝a_i,1

其中，a_m,i,k为第m次迭代车辆i到达其行驶路径中第k个交叉口的时刻，a_i,1为车辆i的需求产生时间，n为车辆i的行驶路径中经过的交叉口数量；L_k,i为车辆i到达其行驶路径中第k个交叉口与第k-1个交叉口的间距；s为车辆速度；t_de,max为车辆在单个交叉口的最大许可延误时间。

作为优选，所述步骤3中将同一车道的到达车辆聚类为车队的方法为：