本發(fā)明涉及交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于跟車法的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

交通干線作為城市交通運(yùn)輸?shù)闹鲃?dòng)脈，承擔(dān)著城市大部分的交通量，且往往存在線路里程長(zhǎng)、道路交通設(shè)施狀況好、機(jī)動(dòng)車使用率高的特點(diǎn)?；诖耍斜匾灿袟l件實(shí)行雙向綠波，提高道路的通行能力，緩解交通擁堵問題。

專利201510448450.1中，通過歷史車輛行駛速度數(shù)據(jù)，量化行駛速度的波動(dòng)區(qū)間，實(shí)現(xiàn)車速不均勻情況下的協(xié)調(diào)相位綠時(shí)和相位差參數(shù)的優(yōu)化。該方案以控制時(shí)段干線各路口各流向的交通需求、信號(hào)設(shè)計(jì)相序、損失時(shí)間、各流向的飽和率、飽和度閾值來計(jì)算各路口的信號(hào)周期及干線綠波的雙向公共周期；基于協(xié)調(diào)相位和非協(xié)調(diào)相位的通行需求，確定各路口的協(xié)調(diào)相位綠時(shí)；基于雙向協(xié)調(diào)相位流率比和路段速度區(qū)間，以關(guān)鍵路口為基準(zhǔn)建立干線協(xié)調(diào)控制相鄰路口之間綠波帶寬最大化優(yōu)化模型以確定其與相鄰路口之間的相對(duì)相位差；以關(guān)鍵路口為基準(zhǔn)，確定其與相鄰路口之間的相對(duì)相位差。最后以滿足重疊度條件為標(biāo)準(zhǔn)，依次優(yōu)化相鄰路口相位差。

現(xiàn)階段干線綠波協(xié)調(diào)優(yōu)化大多應(yīng)用數(shù)解法，基于各種交通數(shù)據(jù)，建立綠波帶寬最大化模型，獲得信號(hào)配時(shí)參數(shù)。這種方法理論上是可以實(shí)行的，但是由于各種原因，如交通檢測(cè)器數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率高、模型約束條件不夠全面、求解算法不夠智能，關(guān)鍵問題是實(shí)際交通狀況的復(fù)雜多變，固定的或者是可變的最大化帶寬模型往往不能得出較為理想的解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于跟車法的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，該方法降低了對(duì)交通數(shù)據(jù)的依賴性，不需要建立數(shù)學(xué)模型，從而大大降低了干線信號(hào)綠波優(yōu)化的門檻。其次針對(duì)實(shí)際交通狀況的復(fù)雜多變，本方法采取跟車法獲取實(shí)際路況，結(jié)合信號(hào)配時(shí)軟件生成初始優(yōu)化方案，同時(shí)以實(shí)際運(yùn)行狀況檢驗(yàn)調(diào)整配時(shí)參數(shù)，增強(qiáng)了可操作性。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的基于跟車法的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法包括：

S1、建立協(xié)調(diào)控制干線關(guān)聯(lián)路網(wǎng)，錄入原有信號(hào)配時(shí)方案到配時(shí)軟件Synchro中；

S2、選定需要進(jìn)行干線協(xié)調(diào)的路口，獲取以規(guī)定速度通過這些路口時(shí)：1.雙向行駛時(shí)各個(gè)路口間平均車速，2.雙向行駛時(shí)通過各路口的行程時(shí)間，3.雙向行駛時(shí)各路口、各方向紅燈排隊(duì)長(zhǎng)度，4.雙向行駛時(shí)各路口、各方向紅燈等待時(shí)間，從而得到所有參與干線綠波路口的統(tǒng)一周期時(shí)長(zhǎng)并驗(yàn)證路網(wǎng)正確性；

S3、將S2中獲取到的各路口間平均車速和行程時(shí)間輸入到信號(hào)配時(shí)軟件Synchro中；

S4、根據(jù)S2中獲取到的排隊(duì)長(zhǎng)度及等待時(shí)間判斷各路口綠信比設(shè)置是否合理，并進(jìn)行調(diào)整；

S5、在信號(hào)配時(shí)軟件Synchro中的Time-space diagram里移動(dòng)各路口相位差，獲得最大綠波帶寬，并生成干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化初始方案；

S6、將生成的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化初始方案輸入到路口信號(hào)機(jī)上，并上傳執(zhí)行；再通過跟車法獲取當(dāng)車輛通過前一個(gè)路口后，后一個(gè)路口綠燈開啟時(shí)間差，并以此調(diào)整優(yōu)化相位差；

S7、通過跟車法，判斷跟車的車輛所處綠波帶的位置，觀察前后方車輛通過情況，判斷實(shí)際中綠信比的設(shè)置是否合理并調(diào)整；

S8、生成最終優(yōu)化方案。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明提供一種基于跟車法的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，在缺少準(zhǔn)確交通量的情況下，對(duì)干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化前后方案及效果分別進(jìn)行輔助分析及迭代優(yōu)化。在信號(hào)優(yōu)化方案實(shí)施前，通過跟車法，掌握現(xiàn)有的信號(hào)配時(shí)下的路口的排隊(duì)長(zhǎng)度、等待時(shí)間、路段間平均車速及行程時(shí)間。從而確定協(xié)調(diào)路段的統(tǒng)一周期、雙周期、綠信比及合適的相位差并檢驗(yàn)信號(hào)配時(shí)軟件中的路網(wǎng)建立是否準(zhǔn)確。對(duì)已經(jīng)上傳執(zhí)行的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化方案，跟車法可以檢驗(yàn)方案的實(shí)際應(yīng)用情況，判斷相位差、綠信比在實(shí)際道路情況下設(shè)置是否合理并進(jìn)行微調(diào)。從而將理論的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化方案落實(shí)到實(shí)際應(yīng)用中，并確保達(dá)到理想的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖2是建立的干線協(xié)調(diào)路段路網(wǎng)的示意圖；

圖3是采用時(shí)間刻度表檢驗(yàn)路段長(zhǎng)度的示意圖；本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的架構(gòu)圖；

圖4是輸入路段間平均車速到Synchro中的示意圖；

圖5是確定協(xié)調(diào)路段周期的流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的基于跟車法的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法包括以下步驟：

S1、建立協(xié)調(diào)控制干線關(guān)聯(lián)路網(wǎng)，錄入原有信號(hào)配時(shí)方案到配時(shí)軟件Synchro中。

其中，建立的協(xié)調(diào)控制干線關(guān)聯(lián)路網(wǎng)如圖2所示，路網(wǎng)中設(shè)置了干線各路口各方向的車道數(shù)、路口間距、信號(hào)配時(shí)方案等。

S2、選定需要進(jìn)行干線協(xié)調(diào)的路口，以規(guī)定速度通過這些路口時(shí)獲?。?.雙向行駛時(shí)各個(gè)路口間平均車速，2.雙向行駛時(shí)通過各路口的行程時(shí)間，3.雙向行駛時(shí)各路口、各方向紅燈排隊(duì)長(zhǎng)度，4.雙向行駛時(shí)各路口、各方向紅燈等待時(shí)間，從而得到所有參與干線綠波路口的統(tǒng)一周期時(shí)長(zhǎng)并驗(yàn)證路網(wǎng)正確性。

其中，統(tǒng)一周期時(shí)長(zhǎng)的獲取流程如圖5所示，包括以下步驟：

S21、跟車法連續(xù)通過需要協(xié)調(diào)的路口，觀察原有配時(shí)方案中各路口一次綠燈時(shí)間內(nèi)各方向車流通過情況，包括該方向綠燈結(jié)束后剩余的車輛數(shù)，紅燈結(jié)束、綠燈開啟前該方向上的車流排隊(duì)長(zhǎng)度；

S22、基于現(xiàn)有的配時(shí)方案，在所有需要協(xié)調(diào)的路口中，判斷是否滿足：1、整個(gè)干線路口數(shù)量大于10個(gè)，2、存在一交通量與前后路口差異度達(dá)到40％的路口x；若滿足以上條件，則轉(zhuǎn)到步驟S23，否則轉(zhuǎn)到步驟S24；

S23、以路口x為分割點(diǎn)分段，得到干線綠波路口分段集群，從而以集群為單位進(jìn)行協(xié)調(diào)；執(zhí)行步驟S25；

S24、干線內(nèi)所有路口為一個(gè)集群，統(tǒng)一進(jìn)行綠波協(xié)調(diào)控制；

S25、對(duì)集群內(nèi)路口的原始周期長(zhǎng)度按照從小到大排序，選擇位于80％位置的周期長(zhǎng)度作為基準(zhǔn)周期；

S26、判斷統(tǒng)一集群內(nèi)的各個(gè)路口原始周期是否大于基準(zhǔn)周期，若是則轉(zhuǎn)到步驟S27，否則轉(zhuǎn)到步驟S28；

S27、將各個(gè)路口各方向的綠信比等比例縮小/放大到基準(zhǔn)周期長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一周期；

S28、對(duì)于滿足條件1：小于基準(zhǔn)周期的2/3，條件2：現(xiàn)有配時(shí)下協(xié)調(diào)方向車輛全部通過，還有綠時(shí)盈余的路口，將該路口各方向的綠信比等比例縮小到基準(zhǔn)周期長(zhǎng)度的1/2，即雙周期；不滿足條件1和2的路口，轉(zhuǎn)到步驟S27。

其中，驗(yàn)證路網(wǎng)正確性，具體包括以下步驟：

S29、在信號(hào)配時(shí)軟件Synchro中將相鄰路口的相位差設(shè)置為相同；S210、對(duì)應(yīng)Synchro中的標(biāo)尺，根據(jù)預(yù)設(shè)的行程速度線，判斷路網(wǎng)距離設(shè)置是否有誤；S211、若圖中的行程時(shí)間小于預(yù)設(shè)的行程時(shí)間，則增加路網(wǎng)距離；若圖中的行程時(shí)間大于預(yù)設(shè)的行程時(shí)間，則減少路網(wǎng)距離，以此保證規(guī)定速度下的行程時(shí)間的準(zhǔn)確性。如圖3所示。

S3、將S2中獲取到的各路口間平均車速和行程時(shí)間輸入到信號(hào)配時(shí)軟件中。如圖4所示。

S4、根據(jù)S2中獲取到的排隊(duì)長(zhǎng)度及等待時(shí)間判斷各路口綠信比設(shè)置是否合理，并進(jìn)行調(diào)整。

具體是根據(jù)S21中獲取到的各路口一次綠燈時(shí)間內(nèi)各方向車流通過情況，包括該方向綠燈結(jié)束后剩余的車輛數(shù)，紅燈結(jié)束、綠燈開啟前該方向上的車流排隊(duì)長(zhǎng)度；判斷該路口綠信比設(shè)置是否合理，并進(jìn)行調(diào)整。

其中，綠信比設(shè)置是否合理的判斷方法是：若一次綠燈結(jié)束后，該方向剩余車輛數(shù)大于5輛，或者該方向車輛已經(jīng)清空，但是剩余綠時(shí)大于10秒；則認(rèn)為該方向的綠信比設(shè)置不合理，需要調(diào)整。

其中，調(diào)整具體原則是：1.將路口非協(xié)調(diào)方向的剩余綠時(shí)分配到協(xié)調(diào)方向上；2.保證路口非協(xié)調(diào)方向車輛排隊(duì)長(zhǎng)度適中的前提下，減小非協(xié)調(diào)方向的綠時(shí)，增加協(xié)調(diào)方向上的綠時(shí)。具體做法是：在相同周期或者倍數(shù)周期的路口，根據(jù)跟車法得到的排隊(duì)長(zhǎng)度及等待時(shí)間，在保證周期不變的前提下對(duì)協(xié)調(diào)方向的綠信比進(jìn)行調(diào)整，平均一輛車增加或減少2秒，對(duì)于貨車量大于預(yù)設(shè)數(shù)量的路口設(shè)置為3秒。

S5、在信號(hào)配時(shí)軟件Synchro中的Time-space diagram里移動(dòng)各路口相位差，獲得最大綠波帶寬，并生成干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化初始方案。

該步驟具體包括：S51、在Synchro中依次點(diǎn)擊Time-space diagram，options，選擇NB and WB link Bands，移動(dòng)各個(gè)路口的相位差獲得最大綠波帶寬；S52、得到最大綠波帶寬后，在Time-space diagram中觀察各個(gè)路口的相對(duì)帶寬，結(jié)合路口流量，判斷是否需要變換相序，若需要，則變換相序；S53、生成干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化初始方案。

S6、將生成的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化初始方案輸入到路口信號(hào)機(jī)上，并上傳執(zhí)行；再通過跟車法獲取當(dāng)車輛通過前一個(gè)路口后，后一個(gè)路口綠燈開啟時(shí)間差，并以此調(diào)整優(yōu)化相位差。

該步驟具體包括：S61、將生成的干線信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化初始方案輸入到路口信號(hào)機(jī)上，并上傳執(zhí)行；S62、按照規(guī)定速度，依次通過需要協(xié)調(diào)的路口，當(dāng)剛通過一個(gè)路口時(shí)，記錄下一路口綠燈開啟時(shí)間；S63、估算前一個(gè)路口時(shí)綠時(shí)開始多長(zhǎng)時(shí)間后車輛通過；S64、計(jì)算從通過前一個(gè)路口到遇到后一個(gè)路口綠燈開啟的時(shí)間差，加上步驟S63中的時(shí)間，即為兩路口的實(shí)際相位差；S65、結(jié)合實(shí)際車速、綠信比，判斷實(shí)際相位差設(shè)置與理想狀況是否一致；若一致，結(jié)合實(shí)際路況判斷相位差(包括早開早閉、早開遲閉、遲開早閉、遲開遲閉)設(shè)置是否符合實(shí)際交通狀況，若不符合，調(diào)整為符合。

S7、通過跟車法，判斷跟車的車輛所處綠波帶的位置，觀察前后方車輛通過情況，判斷實(shí)際中綠信比的設(shè)置是否合理并微調(diào)。

具體的，該步驟包括：S71、判斷跟車的車輛所處綠波帶的位置；S72、當(dāng)跟車的車輛在路口綠燈剛開啟就通過時(shí)，查看后續(xù)車輛的狀態(tài)；當(dāng)后續(xù)車輛全部通過該路口且剩余時(shí)間時(shí)，減少通行方向上的綠信比；當(dāng)后續(xù)車輛全部通過且不剩時(shí)間時(shí)，保持綠信比不變；當(dāng)后續(xù)車輛通不過該路口時(shí)，增加通行方向上的綠信比；S73、當(dāng)跟車的車輛在路口綠燈末位才通過時(shí)，觀察后方車輛數(shù)，若后方車輛數(shù)位于預(yù)設(shè)范圍(1-5輛)內(nèi)，則相位差和帶寬認(rèn)定為設(shè)置合理；否則認(rèn)定為不合理，返回S6繼續(xù)調(diào)整。

S8、生成最終優(yōu)化方案。