[发明专利]过饱和下的干道双向动态协调控制方法

摘要

本发明公开了过饱和下的干道双向动态协调控制方法，该方法根据排队车流与到达车流的行驶特性确定理想相位差，为满足交通需求和避免交叉口阻滞确定绿灯时间，由不同的控制策略确定排队车辆权重影响因子，以放行量最大为目标实现干道第一个方向的协调控制；基于单方向的协调控制，干道另一方向的交叉口存在着绿灯损失、交叉口拥塞和新交通流补偿三种状况，对于不同的状态组合计算协调该方向交叉口的相位差、绿灯时间和放行量等；结合两个方向的协调控制算法，实现过饱和下的干道双向动态协调控制。本发明适用于大城市的交通过饱和干道，其能够有效减少干道上交叉口的排队长度和延误时间，能够提高干道整体的通行能力，避免交通阻塞的蔓延。

主权项

1.一种过饱和下的干道双向动态协调控制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一确定主方向的理想相位差并作为干道相邻交叉口间的实际相位差，所述主方向的理想相位差需满足如下条件：φi,i+1(m)=τi,i+1(m)-αi+1(m)=τi,i+1(m)-qi+1(m)lvehλ]]>式中：设有两个相邻的交叉口i和交叉口i+1，从交叉口i到交叉口i+1为协调方向，φ_i，i+1(m)表示在过饱和状态下的第m个周期交叉口i的协调相位与交叉口i+1的协调相位绿灯时间起点的偏移量，τ_i，i+1(m)表示交叉口i绿灯启亮时刻排队车流的第一辆车行驶到交叉口i+1排队车流最后一辆车的时间，α_i+1(m)表示交叉口i+1绿灯启亮后车流起动波传递到排队车流最后一辆车所用的时间，l_veh表示车辆的平均长度，λ表示起动波的速度，q_i+1(m)表示第m个周期交叉口i+1绿灯启亮时刻干道协调主方向进口道的排队车辆数；步骤二确定干道协调主方向的绿灯时间，干道协调主方向的绿灯时间g_i(m)满足如下条件：g_i(m)≤g_i+1(m)+φ_i，i+1(m)+β_i+1(m)在相邻的两个周期里，非协调相位绿灯时间、协调相位绿灯时间和干道主方向的理想相位差之间满足如下条件：gcr_i+1(m)＝gcr_i(m)+φ_i，i+1(m+1)+g_i(m)-φ_i，i+1(m)-g_i+1(m)式中：β_i+1(m)为交叉口i+1的停车波传递到上游交叉口i所用的时间，      gcr_i(m)为第m个周期时交叉口i的非协调相位的绿灯时间；步骤三确定一个周期内干道协调主方向驶离交叉口i的车流量即放行量D_i(m)，所述D_i(m)满足如下条件：Di(m)=qi(m)+min(Ai(m),(Ai(m)gi-1(m))(gi(m)-qi(m)Si))]]>通过如下关系式得到该交叉口下一周期的排队长度：q_i(m+1)＝q_i(m)+A_i(m)-D_i(m)式中：交叉口i的饱和车流量为S_i，到达的车流量为A_i(m)；步骤四根据如上所述步骤得到干道主方向的协调控制算法：Q1=Σm=1MΣi=1ngcri(m)Scri+Σm=1MΣi=1nLiLmaxDi(m)-Σm=1MΣi=1nηi(m)max0qi(m)-qimax]]>式中：第一部分为非协调相位的放行量，第二部分为协调相位的放行量，L表示路段长度，用表示不同路段的权重比例，第三部分表示不同的排队策略，η_i(m)表示不同策略下的排队权重因子；步骤五以干道主方向协调为主的干道次方向的协调控制算法：Qs=Σm=1MΣi=1nLisLmaxDis(m)-Σm=1MΣi=1nηis(m)max0qis(m)-qismax,]]>其中，Lis=Ln+1-i;]]>所述将干道次方向的交通状况分为三种情况：(1)绿灯损失，(2)交叉口拥塞，(3)新交通流补偿，所述干道次方向的交叉口的交通情况为上述三种情况的任意组合，则不同组合的交叉口的放行量如下：绿灯损失-无拥塞-无新交通流Dis(m)=qis(m),]]>绿灯损失-拥塞-无新交通流Dis(m)=qis(m),]]>无绿灯损失-拥塞-新交通流Dis(m)=qis(m)+{min(gis(m),giac(m))-[qi(m)Si+tilos(m)]}×(Ais(m)gi-1s(m)),]]>无绿灯损失-无拥塞-新交通流Dis(m)=qis(m)+{min(gis(m),giac(m))-qis(m)Si]}×(Ais(m)gi-1s(m)),]]>无绿灯损失-拥塞-无新交通流Dis(m)=min{qis(m),[gis-tilos(m)]×Si},]]>绿灯损失-拥塞-新交通流绿灯损失-无拥塞-新交通流无绿灯损失-无拥塞-无新交通流Dis(m)=gis(m)Si;]]>式中：分别表示干道次方向在第m个周期内交叉口i的放行量、交叉口i绿灯启亮时刻干道协调次方向进口道的排队车辆数、交叉口i的绿灯时间、交叉口i到达的车流量；VL_i(m)表示在路段长度的情况下车流的平均行驶速度；表示干道次方向实现协调控制的理想相位差，次方向实际设置的相位差值由于交叉口存在拥塞现象，在绿灯时间里实际有车流通过交叉口的绿灯时间为而损失的部分绿灯时间为