基于交通微觀仿真的城市平面信號交叉口優(yōu)化方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種交通管理領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于交通微觀仿真的城市 平面信號交叉口優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 交叉口作為城市交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點，其交通管理水平對網(wǎng)絡(luò)整體效率具有關(guān)鍵 意義。目前對城市平面信號交叉口交通組織管理的優(yōu)化，主要體現(xiàn)在通過改變交通信號控 制方案與交叉口平面設(shè)計形式，最大限度地發(fā)揮原有路口的通行能力、減少交通延誤。
[0003] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN102915636A公開（公告）日 2013. 02. 06,公開了一種交通信號機控制策略綜合性能有效性測試系統(tǒng)及方法，涉及交通 信號機的綜合運行性能及控制策略的測試和評價，對信號機控制策略的有效性進行評估， 該技術(shù)運用微觀交通仿真軟件VISSIM建立虛擬路口交通環(huán)境，與實際的交通信號機進行 信息交互，實現(xiàn)信號機輸出信號控制虛擬路口交通環(huán)境中的交通運行，同時，虛擬路口交通 環(huán)境中返回交通車輛檢測信息給交通信號機。通過交通信號機與虛擬路口交通環(huán)境的同步 運行，基于微觀交通仿真軟件VISSIM的交通運行評價功能，實現(xiàn)對虛擬路口的交通運行情 況的評價，其交通運行情況是交通信號機所控制的結(jié)果，即實現(xiàn)對交通信號機控制策略綜 合性能有效性的測試和評價。但該技術(shù)僅能夠?qū)崿F(xiàn)對交叉口交通信號控制策略的有效評 價，無法實現(xiàn)對交叉口交通環(huán)境的綜合評估，對交叉口多控制策略的綜合優(yōu)化缺乏考量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于交通微觀仿真的城市平面信 號交叉口優(yōu)化方法及系統(tǒng)，借助均勻設(shè)計數(shù)學模型的系統(tǒng)性與仿真模擬的可控制性，彌補 傳統(tǒng)依靠經(jīng)驗的優(yōu)化模式的不足，對優(yōu)化備選項進行組合并比較組合效果，W獲得系統(tǒng)科 學地降低交叉口控制延誤的綜合優(yōu)化方案。
[0005] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明涉及一種基于交通微觀仿真的城市平面信號交叉口優(yōu)化方法，包括如下步 驟：
[0007] 1)獲取交叉口相關(guān)信息，從備選項數(shù)據(jù)庫中篩選優(yōu)化備選項；
[0008] 2)運用均勻設(shè)計安排實驗，其中W交叉口控制延誤為影響，備選項為因素；
[0009] 3)建立交叉口仿真模型，進行仿真試驗，獲得減少總控制延誤最有效的優(yōu)化方案。
[0010] 所述的從備選項數(shù)據(jù)庫中篩選優(yōu)化備選項，通過W下步驟實現(xiàn)：
[0011] 當備選項集合為{C|c G C}，試驗設(shè)計因素集合F，E(c)表示備選項C實施后交叉 口延誤與實施前的差值，對VceC，若E(c)<0,則C G F ;
[0012] 所述的運用均勻設(shè)計安排實驗，通過W下步驟實現(xiàn)：
[0013] a、取集合F= {F|fi，f2,…，f。}為因素集合，對任意因素fi(i = 1，2,…，n)，設(shè)有 li個水平，為方便后期計算，一般1值取[1，10];
[0014] b、根據(jù)n和m"axl.確定均勻設(shè)計表 / 二]<
[0015] 對水平數(shù)的因素fi，當由其各水平組成的數(shù)列為乂 =(巧馬…巧,)， 對 a j(j = 1，2,…，li)變換3
【主權(quán)項】
1. 一種基于交通微觀仿真的城市平面信號交叉口優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步 驟： 1) 獲取交叉口相關(guān)信息，從備選項數(shù)據(jù)庫中篩選優(yōu)化備選項； 2) 運用均勻設(shè)計安排實驗，其中以交叉口控制延誤為影響，備選項為因素； 3) 建立交叉口仿真模型，進行仿真試驗，獲得減少總控制延誤最有效的優(yōu)化方案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交通微觀仿真的城市平面信號交叉口優(yōu)化方法，其特征 是，所述的從備選項數(shù)據(jù)庫中篩選優(yōu)化備選項，通過以下步驟實現(xiàn)： 當備選項集合為{C|cGC}，試驗設(shè)計因素集合F，E(c)表示備選項c實施后交叉口延 誤與實施前的差值，對VceC，若E(c)〈0,則cGF。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交通微觀仿真的城市平面信號交叉口優(yōu)化方法，其特征 是，所述的運用均勻設(shè)計安排實驗，通過以下步驟實現(xiàn)： a、 取集合F= {F|fi，f2，…，fn}為因素集合，對任意因素fji= 1，2,…，n)，設(shè)有1個 水平，為方便后期計算，一般1值取[1，10];
b、 根據(jù)n和maxl確定均勻設(shè)計表& /=1 對水平數(shù)的因素L當由其各水平組成的數(shù)列為a2…對/=1, aj(j= 1, 2,…，1D變換
c、 由均勻設(shè)計表，確定試驗集合T={T|tpt2，…，tj。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交通微觀仿真的城市平面信號交叉口優(yōu)化方法，其特征 是，所述的獲得減少總控制延誤最有效的優(yōu)化方案，通過以下步驟實現(xiàn)： a、 當因素集合F中存在b個定性變量，則集合F可表示為定量因素集合匕與定性因素 集合F2的交集
對任意定性因素fi(i=L，Y2，…，Yb)，其li個水平組成的數(shù)列fi={ax%…將Vc^/ =U2,以偽變量法轉(zhuǎn)換為七，將因素A轉(zhuǎn)換為（1「I) 個變量：
得偽變量因素g和偽變量集合p b、 當因素匕與匕在m個試驗中所取水平的對應(yīng)序列分別為…與
1其中PPC為偏相關(guān)系數(shù)，pro.為偏相關(guān)概率，則 構(gòu)造交互變量q=fab，其在第j(j= 1，2,…，m)個試驗中的水平數(shù)為和=氣A， 當共構(gòu)造h個交互變量，有交互因素集合Q; c、 當?shù)趈(j= 1，2,…，m)個試驗中仿真所得交叉口總控制延誤為Dj，以Fi、為和Q指 代因素在m個中所取水平的數(shù)組，并以這些數(shù)組為自變量，D的數(shù)組為因變量，做逐步線性 回歸得回歸方程
d、 取總控制延誤極小值時各因素水平為最優(yōu)方案。
5. -種實現(xiàn)上述任一權(quán)利要求所述的基于交通微觀仿真的城市平面信號交叉口優(yōu)化 方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括：優(yōu)化備選項模塊、均勻設(shè)計模塊和仿真試驗?zāi)K，其中：優(yōu) 化備選項模塊與均勻設(shè)計模塊相連并傳輸試驗因素與水平信息，均勻設(shè)計模塊與仿真試驗 模塊相連并傳輸仿真模型信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的優(yōu)化備選項模塊包括：數(shù)據(jù)庫單元和 決策單元，其中：數(shù)據(jù)庫單元與決策單元相連并傳輸備選項信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的均勻設(shè)計模塊包括：指標單元、因素 單元、設(shè)計單元，其中：指標單元與設(shè)計單元相連并傳輸試驗指標信息，因素單元與設(shè)計單 元相連并傳輸試驗因素和因素水平信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的仿真試驗?zāi)K包括：建模單元、校準 單元、仿真單元、數(shù)據(jù)處理單元，其中：建模單元與校準相連并傳輸基礎(chǔ)模型信息，校準單元 與仿真單元相連并傳輸符合試驗場景的仿真模型信息，仿真單元與數(shù)據(jù)處理單元相連并傳 輸預(yù)測交通延誤信息。
【專利摘要】一種交通管理領(lǐng)域的基于交通微觀仿真的城市平面信號交叉口優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過獲取交叉口相關(guān)信息，從備選項數(shù)據(jù)庫中篩選優(yōu)化備選項；然后運用均勻設(shè)計安排實驗，其中以交叉口控制延誤為影響，備選項為因素；最后建立交叉口仿真模型，進行仿真試驗，獲得減少總控制延誤最有效的優(yōu)化方案。本發(fā)明借助均勻設(shè)計數(shù)學模型的系統(tǒng)性與仿真模擬的可控制性，彌補傳統(tǒng)依靠經(jīng)驗的優(yōu)化模式的不足，對優(yōu)化備選項進行組合并比較組合效果，以獲得系統(tǒng)科學地降低交叉口控制延誤的綜合優(yōu)化方案。
【IPC分類】G08G1-07, G06F17-50
【公開號】CN104616509
【申請?zhí)枴緾N201510054223
【發(fā)明人】孫健, 張穎, 陳書愷, 薛睿, 關(guān)士托
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月3日