专利名称：一种非对称干道协调控制方法
技术领域：
本发明涉及一种交通信号控制方法，具体涉及一种非对称干道协调控制方法。
背景技术：
目前，随着经济发展和城市机动车保有量的飞速增加，城市道路交通拥堵问题日益严重。城市干道作为城市路网的大动脉，承担了交通流运行的主要压力，城市干道的畅通与否，直接关系到整个路网交通流运行质量。在城市道路网中，各交叉口独立设置单点信号控制时，由于没有进行协调，车辆在交叉口经常会遇到红灯，时停时开，造成车辆延误和停车次数的增加。为解决交通流时空连续性与交叉路口单点控制之间的矛盾，在交通控制中可以把一条干道上多个相邻交叉口作为一个系统进行统一的协调控制，这种交通信号控制方法称为干道协调控制，将进行干道协调控制的交叉口称为协调控制交叉口，将进行干道协调控制的车流称为协调控制车流。与单个交叉口孤立控制相比，协调控制可以实现多个交叉口的联动，减少协调控制车流的延误。现有的城市干道协调控制方法中，比较成熟的方法有数解法和图解法。数解法通过将交叉口间理想间距与实际间距进行对比，优化交叉口间相位差；图解法通过制图确定协调控制配时参数。这两种干道协调控制方法均假设每个协调控制交叉口的双向协调控制车流处于同一个信号相位中，即都是对称的干道协调控制方法。由于对称的干道协调控制方法必须让每个交叉口双向的协调控制车流处于同一个信号相位，因此当干道交通流处于不均衡状态时，协调控制交叉口的两股协调控制车流流量可能相差较大，这时它们处于同一个相位必然造成某个方向绿灯时间的极大浪费。因此，对称的干道协调控制方法难以适应干道交通流不均衡的状况。同时已有的干道协调控制方法也不能对交叉口相位相序进行优化，没有考虑交叉口红灯期间排队车辆等因素对协调控制相位差的影响，因此在实际应用中还存在诸多问题。
发明内容
发明目的:为了克服以往协调控制方法不适应城市干道交通流不均衡状态的不足，本发明提供一种非对称干道协调控制方法，通过优化协调相位相序及协调车流相位差，实现交通流不均衡时的非对称干道协调控制。技术方案:为实现上述目的，本发明的一种非对称干道协调控制方法，包括以下步骤:I)选择确定进行协调控制的干道交叉口及协调控制车流，所选择的交叉口处于城市干道中且相互间直接连接，在进行协调控制时段内，交通流稳定；协调控制车流连续通过所有选定的协调控制干道交叉口；2)根据调查得到的非对称干道协调控制交叉口交通流量、饱和流率、相位损失时间数据，采用单点信号控制参数计算方法，分别计算各个交叉口单点控制时的信号周期，取其中最大值作为协调控制的公共周期；
3)根据协调控制公共周期，结合调查得到的交叉口各股车流的交通流量、饱和流率，计算给出各股车流绿灯时间的允许区间；4)调查非对称干道协调控制交叉口间距离、车流行程速度、协调控制车流红灯期间排队车辆数，据此计算给出协调控制车流单向协调控制最优相位差；5)根据非对称干道协调控制公共周期、各协调控制车流绿灯时间允许区间、单向协调控制最优相位差及各协调控制车流流量比确定各交叉口相位相序；6)在各股车流相应的绿灯时间的允许区间范围内，调整交叉口各相位绿灯时间使得协调车流相位差均达到其相应的单向协调控制最优相位差要求；在满足此条件的基础上，交叉口相位绿灯时间按等饱和度原则计算以减少延误；7)最终确定非对称干道协调交叉口双向协调车流间的相位差及绿灯时间。其中，所述步骤3)中，所述各股车流绿灯时间的允许区间下限要保证本股车流正常运行，即:使本相位饱和度不大于0.9 ;各股车流绿灯时间的允许区间上限要保证其它车流正常运行，即:使其他相位饱和度不大于0.9。本发明提出的一种非对称干道协调控制方法可减少协调控制车流延误及停车次数，优化干道交叉口双向协调控制效果。有益效果:本发明提出的一种非对称干道协调控制方法，其优势在于根据城市干道交通流不均衡的现状，对交叉口相位相序进行合理优化，同时考虑协调控制车流红灯期间排队车辆释放所需时间，优化单向协调最佳相位差，提出了交叉口各相位绿灯时间可变区间计算方法，为双向协调控制相位差的优化提供最大可能。因此，本发明在城市干道交通协调控制中具有工程运用价值。
图1为本发明的总体流程图；图2为非对称干道协调控制交叉口及协调控制车流示意图；图3为具体实施例中的交叉口及车流示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。如图1至图3所示，本发明的一种非对称干道协调控制方法，包括以下步骤:I)选择确定进行协调控制的干道交叉口及协调控制车流，要求所选择的交叉口必须处于城市干道中且相互间直接连接，协调控制交叉口间没有影响干道交通流的出入口，在进行协调控制时段内，交通流稳定，且未出现过饱和状况；协调控制车流应连续通过所有选定的协调控制干道交叉口 ；例如，选择图2中交叉口 1、交叉口 2、交叉口 3为非对称干道协调控制交叉口，交叉口 1、交叉口 2、交叉口 3东西向直行车流为非对称干道协调控制车流；2)根据调查得到的非对称干道协调控制交叉口交通流量、饱和流率、相位损失时间等数据，采用单点信号控制参数计算方法，分别计算各个交叉口单点控制时的信号周期，取其中最大值作为协调控制的公共周期；3)根据协调控制公共周期，结合调查得到的交叉口各股车流的交通流量、饱和流率，计算给出各股车流绿灯时间的允许区间。各股车流绿灯时间允许区间下限应能保证本股车流正常运行，即:使本相位饱和度不大于0.9 ;各股车流绿灯时间允许区间上限应能保证其它车流正常运行，即:使其他相位饱和度不大于0.9 ；4)调查非对称干道协调控制交叉口间距离、车流行程速度、协调控制车流红灯期间排队车辆数，据此计算给出协调控制车流单向协调控制最优相位差；5)根据非对称干道协调控制公共周期、各协调控制车流绿灯时间允许区间、单向协调控制最优相位差及各协调控制车流流量比确定各交叉口相位相序；6)在各股车流相应的绿灯时间允许范围内，调整交叉口各相位绿灯时间使得协调车流相位差均达到其相应的单向协调控制最优相位差要求；在满足此条件的基础上，交叉口相位绿灯时间按等饱和度原则计算以减少延误；7)最终确定非对称干道协调交叉口双向协调车流间的相位差及绿灯时间。
为进一步说明本发明方法的具体实施过程，以某城市干道上两个相邻交叉口为例进行说明。已知选择确定进行协调控制的干道交叉口如图3所示，交叉口 I与交叉口 2进行干道协调控制，交叉口间距为400米，交叉口 I与交叉口 2间双向车流行程速度均为10米/秒，右转车流无信号控制，车流13、16、23、26处于支路上，没有左转专用车道，因此每个交叉口均有6股信号控制车流，其中车流11、14、21、24为协调控制车流，已知各股车流相位损失均为3秒，交叉口内各股车流参数如表I所示，交叉口单点控制时相位如表2所示。表I示例交叉口车流相关参数
权利要求
1.一种非对称干道协调控制方法，其特征在于包括以下步骤: 1)选择确定进行协调控制的干道交叉口及协调控制车流，所选择的交叉口处于城市干道中且相互间直接连接，在进行协调控制时段内，交通流稳定；协调控制车流连续通过所有选定的协调控制干道交叉口； 2)根据调查得到的非对称干道协调控制交叉口交通流量、饱和流率、相位损失时间数据，采用单点信号控制参数计算方法，分别计算各个交叉口单点控制时的信号周期，取其中最大值作为协调控制的公共周期； 3)根据协调控制公共周期，结合调查得到的交叉口各股车流的交通流量、饱和流率，计算给出各股车流绿灯时间的允许区间； 4)调查非对称干道协调控制交叉口间距离、车流行程速度、协调控制车流红灯期间排队车辆数，据此计算给出协调控制车流单向协调控制最优相位差； 5)根据非对称干道协调控制公共周期、各协调控制车流绿灯时间允许区间、单向协调控制最优相位差及各协调控制车流流量比确定各交叉口相位相序； 6)在各股车流相应的绿灯时间的允许区间范围内，调整交叉口各相位绿灯时间使得协调车流相位差均达到其相应的单向协调控制最优相位差要求；在满足此条件的基础上，交叉口相位绿灯时间按等饱和度原则计算以减少延误； 7)最终确定非对称干道协调交叉口双向协调车流间的相位差及绿灯时间。
2.根据权利要求1所述的非对称干道协调控制方法，其特征在于:所述步骤3)中，所述各股车流绿灯时间的允许区间下限要保证本股车流正常运行，即:使本相位饱和度不大于0.9 ;各股车流绿灯时间的允许区间上限要保证其它车流正常运行，S卩:使其他相位饱和度不大于0.9。
全文摘要
本发明公开了一种非对称干道协调控制方法，根据干道各股车流的流量比进行非对称相位设计，尽量保证同一相位中车流流量比相近，减少绿灯时间浪费；为提高绿灯时间利用效率、同时保证各股车流正常运行，建立了各个相位绿灯时间允许区间计算方法；根据交叉口间距、车流行程速度以及协调相位车流红灯期间排队车辆放行所需时间提出单向协调控制提出最佳相位差；最终根据各个相位绿灯时间允许区间及单向最佳相位差确定交叉口相位相序、协调相位差及相位绿灯时间。本发明的方法可以优化干道交通流处于不平衡状态时双向协调控制效果，减少干道车辆延误、提高绿灯利用效率，在城市道路交通控制管理方面具有实际的工程运用价值。
文档编号G08G1/081GK103136941SQ201310025258
公开日2013年6月5日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者陈昱光, 刘攀, 蒋璇, 俞灏, 张鑫, 柏璐, 羊钊, 郭延永 申请人:东南大学