交通干线三路口控制子区双向绿波协调控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种有效解决了上下行相位的冲突，并且不会损失各个相位的绿灯时间的高效节能的交通干线三路口控制子区双向绿波协调控制方法，根据预先设置的相位方案以及当前周期的各相位绿灯时间，按照通行时间最短的原则调整相序，安排每个运行周期的一套相序方案，然后根据绿灯时间和相序方案以及当前的路口信息，给出干道车队的引导车速，使之不遇红灯的通过交叉路口，其优点在于有效地解决了上下行相位的冲突，并且不会损失各个相位的绿灯时间，是一种高效节能的干线协调控制方法。
【专利说明】交通干线三路口控制子区双向绿波协调控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于交通控制【技术领域】，具体涉及一种有效解决了上下行相位的冲突，并且不会损失各个相位的绿灯时间的高效节能的交通干线三路口控制子区双向绿波协调控制方法。
【背景技术】
[0002]城市道路交通拥堵是现代城市面临的主要问题，严重影响了社会经济的可持续发展与和谐社会的构建，其管理与控制的优劣将直接影响城市道路交通拥堵或疏通的效果，而城市主干线交通畅通化又是整体的重心，尤其是城市主干线在交通流高峰期，由于交通流在大部分交叉口遇到红灯停顿产生的拥堵会从小面积扩大到大面积，其负面影响对城市交通拥堵是极其严重的。因此搞好城市干线交通信号控制是城市交通畅通化措施的重点。
[0003]目前，针对城市道路交通的双向绿波带控制已有公开的研究成果，如:Little首先提出了 MAXBAND，针对包括η个路口 sl，，，Sn的城市交通干线，给出一组优化的相位差，使尽可能多的机动车在设定的速度范围内能够一次不停的通过交通干线。Gartner在MAXBAND方法的基础上提出了 MULTIBAND，许多重要特性都进行了改进，如车辆排队的清空时间，左转车辆，干线中不同路段实现不同带宽，但这些方法对交通干线都有严格的物理要求，如路口间距必须相等或成倍数，否则效果就会打折扣，因此很难在实际中推广应用。
[0004]目前国内研究的双向绿波协调控制方法为优化选定的干线协调系统的公共周期，绿信比，上行相位差以及下行相位差,例如，专利号为CN1013 2 5O O 8 A的干线双向绿波协调控制方法中通过计算干线协调参数上行相位差和下行相位差进行干线绿波协调控制，但在实际运行过程中，根据相位差进行协调控制时，某个路口的上下行相位重合或者离散的情况不可避免，出现时采取的措施只能是牺牲某干线协调相位的通过带宽。另外，专利号为CN102024335A的发明专利，该发明专利是一种服务于干道绿波协调控制的车速引导方法，具体涉及到干道路段的车速计算，但并没有涉及干道多路口双向绿波协调控制方法。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术的不足，本发明针对城市交通干线双向绿波协调控制的问题而提出一种交通干线三路口控制子区双向绿波协调控制方法，目前干线协调控制研究的主要控制参数为公共周期，绿信比，上行相位差和下行相位差，本发明不同之处在于不根据上下行相位差进行协调控制，取而代之根据预先设置好的相位方案对各个路口相序进行优化，根据优化后的相序可得出路段行驶预留时间，进而给出允许速度范围内最大的引导车速，以此实现各个路口间协调控制。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
[0007]—种交通干线三路口控制子区双向绿波协调控制方法，根据预先设置好的相位方案对各个路口相序进行优化，根据优化后的相序得出路段行驶预留时间，进而给出允许速度范围内最大的引导车速，以此实现各个路口间协调控制，其特征在于:它至少包括如下部分:
[0008]步骤一)、路口相位方案设置:在协调控制中为了处理上相下位与下行相位的冲突，首先对路口相位方案进行预先设定，设定包括两方面:
[0009]I)、各个路口的相位方案:控制子区内的Si，S3路口相位方案是西直行西左转为相位I，东直行东左转为相位2,北直行北左转为相位3,南直行南左转为相位4, s2的相位方案是东西直行为相位1，东西左转为相位2，北直行北左转为相位3，南直行南左转为相位4；
[0010]2)、干线协调相位方案:干道的协调相位是路口 Si的相位2，路口 s2的相位I以及路口 s3的相位I ;
[0011]步骤二)、相序调整:设计支路相位排前可行度函数，用于衡量支路相位安排在干线协调相位之前的可行性，对排前支路相位进行设定，进而优化相序，支路相位排前可行度函数表示为:
【权利要求】
1.一种交通干线三路口控制子区双向绿波协调控制方法，根据预先设置好的相位方案对各个路口相序进行优化，根据优化后的相序得出路段行驶预留时间，进而给出允许速度范围内最大的引导车速，以此实现各个路口间协调控制，其特征在于:它至少包括如下部分: 步骤一)、路口相位方案设置:在协调控制中为了处理上相下位与下行相位的冲突，首先对路口相位方案进行预先设定，设定包括两方面: 1)、各个路口的相位方案:控制子区内的Si，S3路口相位方案是西直行西左转为相位1，东直行东左转为相位2，北直行北左转为相位3，南直行南左转为相位4，s2的相位方案是东西直行为相位I，东西左转为相位2,北直行北左转为相位3,南直行南左转为相位4 ； 2)、干线协调相位方案:干道的协调相位是路口Si的相位2，路口 s2的相位I以及路口 s3的相位I ; 步骤二 )、相序调整:设计支路相位排前可行度函数，用于衡量支路相位安排在干线协调相位之前的可行性，对排前支路相位进行设定，进而优化相序，支路相位排前可行度函数表示为:
其中:4为路口 I!，支路相位1?排前可行度，当时候表示可行，当€ <0或者疋>1表示时间不充裕和超过最大车速，不可行L为路段长度，SeIf为排前支路相位的绿灯时间，片与排前支路相位的绿灯时间sat|之和构成协调相位启动的预留时间， 表示当前车道滞留车辆排队数t表示每辆车驶离路口所需时间，为干道路段允许的最大车速，a表示路口标号，b表示支路相位，分别为路口 Se支路相位3的绿灯时间，支路相位4的绿灯时间；支路相位排前可行度的物理意义是在允许车速范围内车速越大，相位的排前可行度越大； 相序调整的原则是:为使得干道车辆的通行时间最短，在干线协调相位之前不设置任何支路相位，或将绿灯时间较小的支路相位设置在协调相位之前，依当前路口的支路相位排前可行度而定，协调相位之后的相位可依次进行放行； 相序调整的方法是:在干线协调相位之前，不设置任何支路相位，或者设置某一个，或者某两个支路相位；具体方法是:计算支路相位的四种情况下的排前可行度函数值，进而选择在(《U]范围内且最大排前可行度值所对应的支路相位设定为排前相位，确定排前支路相位以后即可确定各路口相序； 步骤三)、三路口控制子区协调控制方法:协调控制方法属于对控制子区协调控制前的准备工作:首先，对选定的控制子区按照相位方案设置各个路口相位；然后，在每个周期开始运行前，设定各个路口的相序以及各个路段的引导车速；最后，开始周期的运行。
2.根据权利要求1所述的交通干线三路口控制子区双向绿波协调控制方法，其特征在于:所述的步骤三)又具体分为以下五个步骤: 步骤I)、首先，对选定的控制子区按照相位方案设置各个路口的相位； 步骤2)、得到控制子区周期开始时各个路口相位的绿灯时间以及各路口车辆信息之后，按照相序调整方法设定在路口 s2干线协调相位之前的排前支路相位，然后根据路口 s2的排前支路相位，设定路口 Si干线协调相位之前的排前支路相位，以及路口 s3干线协调相位之如的排如支路相位，据此确定各个路口相序； 步骤3)、根据步骤2)确定的相序信息，给出上行路段sl-s2，下行路段s3-s2的引导车速以及上行路段s2-s3，下行路段s2-sl的引导车速，并且输出到各个路段入口处安装的显示屏； 步骤4)、对控制子区，开始本周期的运行； 步骤5)、本周期运行完毕后返回到步骤2)，开始下一周期。
【文档编号】G08G1/09GK104183145SQ201410456544
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】钱伟, 徐青政, 刘娟, 许孝卓, 刘海波 申请人:河南理工大学