一種交通子區(qū)信號周期的協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及城市道路交通信號控制領(lǐng)域，特別設(shè)及一種交通子區(qū)公共信號周期及 路口信號周期控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 交通信號是實現(xiàn)道路交通狀態(tài)控制的主要手段之一，單路口和主干路的控制方法 已經(jīng)日趨成熟，但是在更大范圍的交通子區(qū)協(xié)調(diào)控制方面仍然缺乏有效的方法；現(xiàn)有的公 共周期計算方法缺乏對整體路網(wǎng)交通特性的考慮；協(xié)調(diào)控制的基本特征是共周期，即多個 路口采用同一個信號周期長度；依據(jù)交通流監(jiān)測數(shù)據(jù)獲得交通子區(qū)的公共信號周期及各路 口信號周期的方法在世界范圍內(nèi)仍未得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了克服當(dāng)前普遍存在的城市道路交通信號區(qū)域協(xié)調(diào)控制方法在實際應(yīng) 用中缺失的情況，提供了一種交通子區(qū)公共信號周期及節(jié)點信號周期的協(xié)調(diào)控制方法及系 統(tǒng)，通過建立基于道路交通實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)交通網(wǎng)絡(luò)模型，在此基礎(chǔ)上對路網(wǎng)性能進(jìn) 行實時評價并進(jìn)行節(jié)點重要性計算及排序，依據(jù)重要性排序確定交通子區(qū)公共信號周期， 最終遍歷交通子區(qū)內(nèi)所有節(jié)點結(jié)合路口流量和現(xiàn)有信號周期獲得每個路口的信號周期。該 方法一方面充分考慮了交通子區(qū)整體交通特性，另一方面兼顧了單個路口的交通狀況形成 了共周期的特點，實現(xiàn)了基本的交通子區(qū)協(xié)調(diào)控制方法，并為更復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制提供支持。
[0004] 本發(fā)明具體采用W下技術(shù)方案；該系統(tǒng)包括動態(tài)路網(wǎng)建模模塊、節(jié)點重要性計算 模塊、公共信號周期及節(jié)點信號周期計算模塊；動態(tài)路網(wǎng)建模模塊，根據(jù)交通子區(qū)路網(wǎng)拓?fù)?數(shù)據(jù)和實時動態(tài)交通流數(shù)據(jù)，建立W路口為點、道路為邊、平均旅行時間為權(quán)值的動態(tài)路網(wǎng) 模型；節(jié)點重要性計算模塊，建立評價網(wǎng)絡(luò)性能的計算方法，并進(jìn)一步對所有節(jié)點的重要性 進(jìn)行計算和排序；公共信號周期及節(jié)點信號周期計算模塊，依據(jù)節(jié)點重要性排序得到公共 信號周期，并遍歷所有節(jié)點計算每個節(jié)點的信號周期。
[0005] 所述動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型描述如下：任何一個城市道路交通網(wǎng)絡(luò)都可W描述為W下形 式：
[0006] TN=饑 E，W),
[0007] 其中，TN為要建模的交通網(wǎng)絡(luò)，N= {叫，叫，…，n。}為交通網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點集合，P為節(jié) 點數(shù)；E= {ei，e2,…，e。}是交通網(wǎng)絡(luò)中路段集合，q為道路數(shù)；W= {wi，W2,…，W。}為交通網(wǎng) 絡(luò)中邊的集合（q為道路數(shù)），權(quán)值W定義為路段上的旅行時間，描述如下：
[000引 W =-，
[0009] 其中，1是道路里程；S是在該道路上行駛的車輛在某時間段內(nèi)的平均速度，來自 實時道路交通監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0010] 所述路網(wǎng)節(jié)點重要性計算方法描述如下；對任一時刻的動態(tài)交通網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)性 能定義如下：
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種交通子區(qū)信號周期的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：該方法依次包括如下步驟： (一） 基于道路實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)路網(wǎng)建模，以路網(wǎng)中路口為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，道路為 網(wǎng)絡(luò)的邊，平均旅行時間為網(wǎng)絡(luò)中邊的權(quán)值，建立如下模型： TN= (N,E,W), 其中，TN為要建模的交通網(wǎng)絡(luò)，N= {ni，n2，…，np}為交通網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點集合，p為節(jié)點 數(shù)；E= {ei，e2，…，ej是交通網(wǎng)絡(luò)中路段集合，q為道路數(shù);W= {Wi，w2，…，wj為交通網(wǎng)絡(luò) 中邊的集合，q為道路數(shù)；權(quán)值w定義為路段上的旅行時間，描述如下： W= ~ , S 其中，1是道路里程；S是在該道路上行駛的車輛在某時間段內(nèi)的平均速度，其來自實 時道路交通監(jiān)測數(shù)據(jù)； (二） 進(jìn)行交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要性計算： 對任一時刻的動態(tài)交通網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)性能定義如下：
其中，e為某時刻整個網(wǎng)絡(luò)的性能，p為節(jié)點數(shù)；i、j為不相同的兩個節(jié)點；為兩 節(jié)點之間的邊的在某時刻的性能值，其計算公式如下：
其中，％V是兩點間飽和臨界狀態(tài)下的平均旅行時間值；為某時刻路網(wǎng)中最短旅行 時間值； 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要性的計算公式如下：
其中，I(n)是節(jié)點n的重要性；e(TN)表示整個網(wǎng)絡(luò)性能，e(TN-n)表示刪除節(jié)點n及與之相鄰的邊之后的網(wǎng)絡(luò)性能； (三） 進(jìn)行交通子區(qū)的公共信號周期及節(jié)點信號周期計算：將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要性最高的 節(jié)點的信號周期確定為公共信號周期，通過遍歷交通子區(qū)內(nèi)所有節(jié)點，結(jié)合路口流 量和現(xiàn)有信號周期計算得到每個節(jié)點信號周期。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交通子區(qū)信號周期的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于： 步驟（三）中計算節(jié)點信號周期的方法具體包括： 1) 判斷當(dāng)前路口的流量\是否大于等于重要性最高路口的流量，如果是，則保 持該路口原信號周期不變；如果否，則進(jìn)入步驟2); 2) 判斷是否大于等于，如果是，則將路口原信號周期rni變換為公共信 號周期如果否，則進(jìn)入步驟3); 3) 判斷％:是否大于等于Wn/max且小于2/3%max，如果是，若該路口原信號周期 \大于等于2/3Tn/max，則將路□原信號周期T"t變換為，若該路□原信號周期7^ 小于Hn/max，則將路口原信號周期r"￡變換為i/2rn_x;如果否，則進(jìn)入步驟4); 4) 若該路口原信號周期7^大于等于1 /3Tn/.maY，則將路口原信號周期rni變換為 1/37Wma,，若該路口原信號周期&小于i/3r"_x，則將路口原信號周期7^變換為 IZWiy-x。
3. -種采用如權(quán)利要求1和2所述方法的交通子區(qū)信號周期的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征 在于：該系統(tǒng)包括動態(tài)路網(wǎng)建模模塊、節(jié)點重要性計算模塊、公共信號周期及節(jié)點信號周期 計算模塊； 動態(tài)路網(wǎng)建模模塊，根據(jù)交通子區(qū)路網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)和實時動態(tài)交通流數(shù)據(jù)，建立以路口 為點、道路為邊、平均旅行時間為權(quán)值的動態(tài)路網(wǎng)模型； 節(jié)點重要性計算模塊，建立評價網(wǎng)絡(luò)性能的計算方法，并進(jìn)一步對所有節(jié)點的重要性 進(jìn)行計算和排序； 公共信號周期及節(jié)點信號周期計算模塊，依據(jù)節(jié)點重要性排序得到公共信號周期，并 遍歷所有節(jié)點計算每個節(jié)點的信號周期。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種交通子區(qū)信號周期的協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)及方法通過對交通子區(qū)內(nèi)路口進(jìn)行節(jié)點重要性排序，找出最重要的節(jié)點，并以它的信號周期為公共信號周期，進(jìn)一步根據(jù)流量和現(xiàn)有信號周期對子區(qū)內(nèi)所有節(jié)點進(jìn)行信號周期計算，形成整個交通子區(qū)所有路口共周期的狀態(tài)，實現(xiàn)基本的協(xié)調(diào)控制優(yōu)化，同時為進(jìn)一步實現(xiàn)更優(yōu)化的交通子區(qū)協(xié)調(diào)控制提供基礎(chǔ)。
【IPC分類】G08G1-07
【公開號】CN104616507
【申請?zhí)枴緾N201410766310
【發(fā)明人】張尊棟, 張福生, 齊文姣, 周慧娟, 林興祥, 楊健
【申請人】北方工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月11日