[发明专利]一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统及方法

权利要求书

1.一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统，其特征在于，包括多目标雷达车辆实时位置采集子系统、边缘计算子系统以及入口匝道信号控制主机；

所述多目标雷达车辆实时位置采集子系统用于将所采集到的车辆位置数据上传到边缘计算子系统进行存储和分析；所述边缘计算子系统包括边缘计算节点、车辆轨迹在线提取模块、短距离交织区交通运行解析模块以及瞬时反馈控制模块；

所述车辆轨迹在线提取模块用于对车辆实时位置数据进行分析处理得到车辆轨迹数据，同时得到主线、入口匝道、短距离交织区宏观和微观交通流参数；所述短距离交织区交通运行解析模块用于基于主线、入口匝道、短距离交织区宏观和微观交通流数据，采用时空图卷积网络构建交通流运行解析模型；

所述瞬时反馈控制模块用于根据交通流运行解析模型解析出的交通流参数之间关系构建瞬时反馈控制模型，然后将本时刻实测的主线、入口匝道、交织区交通流参数以及下一时刻预测的主线、交织区交通流参数作为输入变量，输出下一时刻入口匝道交通流参数初始值；并根据交织区通行能力最优的约束条件对初始值进行预评价，根据评价结果对初始值进行闭环反馈优化，最终得到下一时刻入口匝道交通流参数；

其中，所述瞬时反馈控制模块由两个反馈优化闭环构成，分别为a环和b环；其中a环用于根据本时刻实测数据和交织区通行能力最优的约束条件，对瞬时反馈控制算法进行评价，并对瞬时反馈控制算法进行闭环反馈优化；b环用于根据交织区通行能力最优的约束条件和下一时刻的预测数据对输出初始值进行预评价，然后根据评价结果对初始值进行闭环反馈优化；

所述瞬时反馈控制模块还用于基于预测完成的交通流参数，以短距离交织区通行能力和主线延误为优化目标，以匝道调节率、匝道排队长度、主线排队长度、信号周期时长、绿灯时间为条件，构建入口匝道自适应优化控制模型，并获取优化后入口匝道信号控制方案，下发至入口匝道控制主机以执行配时方案；

所述短距离交织区交通运行解析模块还用于实时分析主线、入口匝道和短距离交织区的交通流参数之间关系，并通过实测数据对交通流运行解析模型进行在线训练和迭代优化，具体为：

利用构建出的交通流运行解析模型，对下一时刻主线和交织区交通参数进行短时预测，然后根据下一时刻的实测数据对预测结果进行比对分析，将比对结果反馈至交通流运行解析模型进行迭代优化；

该系统还包括模型优化模块，所述模型优化模块用于在实施优化后的入口匝道信号控制方案后，通过车辆轨迹在线提取模块得到下一时刻交通流实测参数，将控制前后的交通流实测参数进行对比，对控制结果进行评价，然后根据评价结果对瞬时反馈控制模型进行实时反馈优化。

2.根据权利要求1所述的一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统，其特征在于，多目标雷达车辆实时位置采集子系统包括用于采集短距离交织区车辆实时位置信息的多目标雷达，所述多目标雷达采用路侧安装，每隔不大于50ms检测一次所覆盖区域的所有车辆位置数据，并对所有车辆进行唯一编号；所述位置数据包括经度、纬度、车身长度、瞬时速度。

3.根据权利要求1所述的一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统，其特征在于，其中宏观和微观交通流参数包括交通流量、运行速度、车头时距、换道率和车辆加速度。