專利名稱：一種相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制相位差的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法，特別是涉及ー種相鄰交叉ロ協(xié)調(diào)控制相位差優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
信號交叉ロ作為城市交通網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點，其通暢性、安全性對城市路網(wǎng)運(yùn)行至關(guān)重要。實現(xiàn)交叉ロ交通流的協(xié)調(diào)控制可以極大減少交通延誤、緩解交通擁堵。相位差是指兩個協(xié)調(diào)控制交叉ロ協(xié)調(diào)相位的綠燈起始時刻之差，是協(xié)調(diào)控制的核心參數(shù)。不同相位差取值影響雙向協(xié)調(diào)綠波帶的寬度，進(jìn)而影響協(xié)調(diào)控制效果。協(xié)調(diào)控制的研究始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前常用的協(xié)調(diào)控制相位差優(yōu)化方法有圖解法、數(shù)解法、MAXBAN法等。圖解法是通過直觀的綠波帶對應(yīng)，不斷調(diào)整通過帶速度和周期時長，從而確定相位差，獲得理想的綠波帶帶寬；數(shù)解法是通過尋找系統(tǒng)中各實際信號距離理想信號的最大挪移量最小來獲得最優(yōu)相位差；MAXBAND法則是通過建立綠波帶寬度的線性規(guī)劃求解。上述現(xiàn)有協(xié)調(diào)控制相位差優(yōu)化方法一般只適用于主干道對稱放行方式下對主干道直行車流的協(xié)調(diào)，且沒有考慮交叉ロ尺寸對協(xié)調(diào)交通流運(yùn)行距離的影響。隨著交叉ロ相位結(jié)構(gòu)及放行方式的多祥化與精細(xì)化，需要建立ー種能夠適應(yīng)復(fù)雜相位結(jié)構(gòu)與放行方式，同時考慮交叉ロ幾何尺寸、適應(yīng)不同方向協(xié)調(diào)車流的相位差優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種相鄰交叉ロ協(xié)調(diào)控制相位差的優(yōu)化方法。本發(fā)明建立雙向協(xié)調(diào)相位綠波帶帶寬和相位差之間的關(guān)系模型，通過確定不同的綠波帶帶寬選擇策略，進(jìn)而得到不同策略下的最優(yōu)相位差。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種相鄰交叉ロ協(xié)調(diào)控制相位差的優(yōu)化方法，該方法的前提是相鄰協(xié)調(diào)控制路ロ的單點方案確定，具體包括以下步驟
(1)確定協(xié)調(diào)相位綠燈時間和協(xié)調(diào)距離；
(2)構(gòu)建相鄰交叉ロ協(xié)調(diào)模型；
(3)建立正、反向綠波帶帶寬與相位差之間的關(guān)系模型；
(4)計算得到綠波帶帶寬與相位差的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系；
(5)確定最優(yōu)相位差。本發(fā)明通過對相鄰交叉ロ協(xié)調(diào)控制的建模求解得到相位差與綠波帶之間的關(guān)系，并有效考慮了正反向協(xié)調(diào)距離不同、協(xié)調(diào)速度不同等情況，方法對于協(xié)調(diào)控制更具有普遍適用性。


圖1是相鄰交叉ロ雙向綠波協(xié)調(diào)算法流程圖；圖2是待選協(xié)調(diào)車流示意 圖3是綠波協(xié)調(diào)控制參數(shù)含義示意 圖4是協(xié)調(diào)車流在交叉口內(nèi)行駛距離示意 圖5是案例相鄰交叉ロ協(xié)調(diào)距離示意 圖6是案例相鄰交叉ロ信號方案；
圖7是案例綠波帶求解結(jié)果。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于案例實施方式表述的范圍。本發(fā)明的前提是相鄰交叉ロ單點方案已經(jīng)優(yōu)化完畢，具體是相鄰交叉ロ相位相序、綠信比均已確定，且周期時長相等，案例給出相鄰交叉ロ A、B的信號方案，如圖6。如圖1所示，本發(fā)明方法具體是
(I)確定協(xié)調(diào)相位綠燈時間和協(xié)調(diào)距離
定義 到i+\路ロ方向為正向，i+1到i路ロ為反向，根據(jù)協(xié)調(diào)車流確定協(xié)調(diào)相位綠燈時間和協(xié)調(diào)距離。正向協(xié)調(diào)的上游綠燈時間可以是上游交叉ロ駛?cè)雲(yún)f(xié)調(diào)路段的任意受信號控制的車流對應(yīng)的相位綠燈時間，下游協(xié)調(diào)綠燈時間可以是下游交叉ロ的駛出協(xié)調(diào)路段的任意受信號控制的車流對應(yīng)的相位綠燈時間。待選協(xié)調(diào)車流示意圖如圖2，以正向協(xié)調(diào)為例，若上下游左直右車流均受信號控制，則正向協(xié)調(diào)車流組合方式有①④、①⑤、①⑥、②④、②⑤、②⑥、③④、③⑤、③⑥共9種，根據(jù)協(xié)調(diào)控制需求確定正向協(xié)調(diào)車流，其對應(yīng)的相位綠燈時間為正向協(xié)調(diào)綠燈時間。反向協(xié)調(diào)綠燈時間的選取方式同上。C——協(xié)調(diào)交叉ロ公共周期，単位秒W ；
Bi——路ロ i的正向協(xié)調(diào)車流對應(yīng)的綠燈時間，單位秒Cs)； g/——路ロ i的反向協(xié)調(diào)車流對應(yīng)的綠燈時間，單位秒Cs)；
Ti——路ロ i的正向協(xié)調(diào)車流對應(yīng)的紅燈時間，單位秒Cs)；
r/——路ロ i的反向協(xié)調(diào)車流對應(yīng)的紅燈時間，單位秒Cs)，以上參數(shù)具體見圖3。相鄰交叉ロ正向協(xié)調(diào)距離為& ，反向協(xié)調(diào)距離為+Liへi0Si——路ロ i的交叉ロ尺寸，単位米( )，具體指協(xié)調(diào)車流在交叉ロ行駛的距離，即從車輛駛?cè)虢徊妤矸较虻耐＼嚲€到車輛駛?cè)雲(yún)f(xié)調(diào)路段的行駛軌跡長度，其長度應(yīng)隨協(xié)調(diào)車流的不同而不同，具體見圖4 ；
Llj——路ロ i與路ロプ之間路段長度，単位米⑷，相鄰協(xié)調(diào)路ロ &i+1，根據(jù)道路實際情況，4W+1與ん+可以不相等。依據(jù)控制需求確定協(xié)調(diào)車流，本案例確定正向直行和反向直行到左轉(zhuǎn)為協(xié)調(diào)車流，由此確定協(xié)調(diào)綠燈時間，分別為交叉ロ A正向綠燈時間為38s、反向綠燈為32s，交叉ロ B正向綠燈為47s、反向綠燈為43s。并有協(xié)調(diào)車流實測得到車輛在交叉ロ行駛的距離54=80!11、SB=35m，正向協(xié)調(diào)距離為80+480=560m，反向協(xié)調(diào)距離為35+480=515m，具體見圖5。(2)本發(fā)明提出信號交叉ロ單點方案內(nèi)部相位差概念，根據(jù)單個交叉ロ方案和正反方向協(xié)調(diào)綠燈時間確定內(nèi)部相位差，并以此建立可描述單點方案的雙向綠波協(xié)調(diào)模型。
Oi —路ロ i的正向協(xié)調(diào)綠燈起點和反向協(xié)調(diào)綠燈起點的時間差，単位秒Cs)，定義為單點信號相位內(nèi)部相位差，簡稱內(nèi)部相位差，該值與相位相序設(shè)置和待協(xié)調(diào)相位綠燈時間有關(guān)，具體含義見圖3。案例中由協(xié)調(diào)綠燈時間和方案知兩交叉口內(nèi)部相位差為0a=3Ss，(^=27^。(3)正、反向綠波帶帶寬模型
正、反向綠波帶帶寬僅與兩路ロ相位差有夫，綠波帶帶寬與相位差之間的關(guān)系如
下
式中:1r -雙向綠波帶帶寬，單位秒Cs)
wLi+1-正向綠波帶帶寬,單位秒Cs)
fr1+h1-反向綠波帶帶寬，單位秒Cs1)
其中び'+1+q+v)/c),為綠波帶在時空圖上跨越的
周期個數(shù)，為中間變量；
權(quán)利要求
1.一種相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制相位差的優(yōu)化方法，其特征在于該方法的前提是相鄰協(xié)調(diào)控制路口的單點方案確定，具體包括以下步驟 (1)確定協(xié)調(diào)相位綠燈時間和協(xié)調(diào)距離； (2)構(gòu)建相鄰交叉口協(xié)調(diào)模型； (3)建立正、反向綠波帶帶寬與相位差之間的關(guān)系模型； (4)計算得到綠波帶帶寬與相位差的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系； (5)確定最優(yōu)相位差。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制相位差的優(yōu)化方法，其特征在于依據(jù)協(xié)調(diào)車流確定協(xié)調(diào)相位綠燈時間和協(xié)調(diào)距離。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制相位差的優(yōu)化方法，其特征在于正、反向綠波帶與相位差之間的關(guān)系模型為
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制相位差的優(yōu)化方法，其特征在于通過計算得到雙向協(xié)調(diào)綠波帶帶寬和相位差數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)不同協(xié)調(diào)策略優(yōu)選相位差，具體是 雙向綠波帶最寬選取綠波帶最寬對應(yīng)的相位差區(qū)間[a，b]，最優(yōu)相位差=int ((a+b)/2)； 正向綠波帶最寬選取正向綠波帶最寬對應(yīng)的相位差區(qū)間[c，d]，最優(yōu)相位差NO=int((c+d)/2)； 反向綠波帶最寬選取反向綠波帶最寬對應(yīng)的相位差區(qū)間[e，f]，最優(yōu)相位差NO=int ((e+f)/2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制相位差的優(yōu)化方法，該方法建立了考慮交叉口信號相位方案和道路幾何尺寸的協(xié)調(diào)綠波帶帶寬和相位差之間的關(guān)系模型，依據(jù)協(xié)調(diào)車流確定協(xié)調(diào)距離和協(xié)調(diào)相位綠燈時間，并根據(jù)三種不同的協(xié)調(diào)策略確定相應(yīng)的相位差。本發(fā)明有效考慮了正反向協(xié)調(diào)距離不同、協(xié)調(diào)速度不同等情況，方法對于協(xié)調(diào)控制更具有普遍適用性。
文檔編號G08G1/083GK103021195SQ201210534779
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者王殿海, 馬曉龍, 金盛, 馬東方, 孫鋒, 祁宏生, 周旦, 趙偉明, 韋薇 申請人:浙江大學(xué)