交通控制子区优化与自适应调整方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及城市交通控制子区划分方法，尤其设及一种结合道路等级及实时交通 流的交通控制子区划分及区域自适应调整方法。
【背景技术】
[0002] 子区划分是进行区域协调信号控制W及确定合理交通管控措施和范围的前提。它 将庞大、复杂的路网按照一定的原则和方法划分成若干个评价子区，从而获得子区中交通 供给与交通需求的关系，进而确定不同交通控制小区的信号协调控制策略或交通管控措施 等。
[0003] 目前已有的子区划分研究中，主要有静态及动态划分两种方法。静态划分由于不 能及时根据实时交通情况进行合理调整，正逐渐向基于实时交通流的动态交通控制小区划 分转换，但是动态交通小区划分计算效率往往难W满足现实需求。如何将静态划分与动态 划分相结合，提高子区划分的实时性并提高效率是一个值得突破的方向。同时，不同道路等 级由于道路结构、车流特性的不同，一般而言，相同或相邻道路等级的道路关联性更强。但 是较少有研究将道路等级纳入交通控制小区划分的考虑中去。另外，信号控制子区划分问 题是一个动态问题，城市路网中的交通流变化有很强的时段特性，会使原有信号控制子区 不能很好地支持协调信号控制，当信号控制子区不再符合划分原则时，需要根据交通流的 实时变化情况对控制子区进行动态调整。现有的信号灯动态调整多为人工确定某一时间间 隔，统一重新计算划分，但是由于部分交通控制小区受时间干扰不强，并不需要划分，导致 了冗余计算。
【发明内容】
[0004] 为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种交通控制子区优化与自适应调整方 法，用于提高子网划分效率、准确性及实时性，更好地针对不同地交通控制小区类型采取不 同的交通疏导策略。
[0005] 本发明是对"基于实时交通流的交通小区划分、交通控制小区的实时更新"进行了 系统的整合，并提出在动态划分交通控制小区之前，首先基于道路等级对信号灯交叉口进 行静态交通小区划分的方法，并根据动态交通控制小区的交通流实时变化，有针对性地对 局部信号灯交叉口进行重新更新划分。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提出一种交通控制子区优化与自适应调整方法，包括 W下步骤：
[0007] S1.构建路网及交通流数据库，明确路网拓扑关系及道路等级；
[0008] S2.根据路网拓扑关系及道路等级，对信号灯交叉口类型进行初步划分，计算两两 信号灯交叉口之间的物理相似度，依据物理相似度将信号灯交叉口划分为一个或多个静态 交通控制小区；
[0009] S3.W步骤S2得到的静态交通控制小区为基准，结合实时交通流，进一步计算两 两信号灯交叉口之间的交通流关联度，依据交通流关联度将每个静态交通控制子区划分成 多个动态交通控制子区；
[0010] S4.计算各信号灯交叉口当前时段饱和度，在此基础上，计算各动态交通控制子区 在当前时段的饱和度；根据动态交通控制子区饱和度将动态交通控制小区划分为车流杨行 小区、信号灯协同控制小区W及多方协同控制小区S种类型；
[0011] S5.判断当前时刻距上次动态交通控制子区调整的时刻是否达到预设的时间，未 达到时维持原有动态交通控制小区划分方案不变，达到时则重新计算各动态交通控制小区 信号灯交叉口饱和度，并依据各动态交通控制小区信号灯交叉口饱和度对小区类型进行划 分；若满足W下两个条件之一，则对发生变化的动态交通控制小区所在的静态交通控制小 区进行重新划分：（1)存在动态交通控制小区类型发生变化；(2)存在动态交通控制小区内 饱和度最大值所对应的信号灯交叉口发生变化。
[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：综合考虑道路等级及实时交通流对交通 子区进行静态及动态划分，有效提高子区划分效率；依据饱和度确定不同类型交通控制子 区，有利于构建合理的信号灯联动管控方案及人工干预方案；依据实时交通流变化，针对若 干发生改变的交通控制小区进行重新划分，避免了全路网重新划分产生的冗余计算。方法 克服了原有交通控制子区划分静态与动态子区划分结合不足、控制子区交通方案针对性不 强、计算效率偏低W及自适应能力不足等问题。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明方法的流程图。
[0014] 图2为六种类型信号灯交叉口示意图。
[0015]图3为基于道路等级的静态交通控制小区划分流程图。
[0016] 图4为基于实时交通流的动态交通控制小区划分流程图。
[0017] 图5为基于信号灯交叉口饱和度的交通控制小区分类流程图。
[0018] 图6为交通控制小区实时调整流程图。
[0019] 图7为路网示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0021] 本发明的技术流程如附图1所示，包括数据库构建、基于道路等级的静态交通控 制小区划分、基于实时交通流的动态交通控制小区划分、基于信号灯交叉口饱和度的信号 灯交通控制小区分类、交通控制小区自适应调整五个步骤。
[0022] 1.1数据库构建：
[0023] 构建路网及交通流数据库，明确路网拓扑关系及道路等级；路网拓扑关系主要表 现为信号灯交叉口之间的邻接关系，道路等级分为城市主干道、城市次干道、城市支路=大 类。
[0024] 1. 2基于道路等级的静态交通控制小区划分：
[002引1)用G= (V，巧表示道路网，其中V= {vi，V2,…，vj，v康示第i个信号控制信 号灯交叉口，V是网络中所有信号控制信号灯交叉口集合；E=也2,623,…，ei，}，ei,表示连 接信号控制信号灯交叉口i和j间的路段，其权重Wi，表示信号灯交叉口i与j的关联性，E为网络中所有路段的集合。
[0026] 根据道路等级不同，将信号灯交叉口分为主干道与主干道、主干道与次干道、主干 道与支路、次干道与次干道、次干道与支路、支路与支路六种类型；并对六类信号灯交叉口 类型分别赋值：
[0027]Ri= 0，1《0《6，0Gn
[0028] 其中，Ri= 1为主干道与主干道类型信号灯交叉口，Ri= 2为主干道与次干道类 型信号灯交叉口，Ri= 3为主干道与支路类型信号灯交叉口，Ri= 4为次干道与次干道类 型信号灯交叉口，Ri= 5为次干道与支路类型信号灯交叉口，Ri= 6为支路与支路类型信 号灯交叉口；
[0029] 令路网G中相邻连通信号灯交叉口之间的物理相似度3
表示信号灯交叉口i与j的关联性，Ri、R，分别为信号灯交叉口i、j的类型值，di,表示信号 灯交叉口i与信号灯交叉口j的距离；当信号灯交叉口i与信号灯交叉口j不连通时，对应 的WbD为0,e为自然常数；
[0030] 2)路网G的邻接矩阵为H，当路网G中信号灯交叉口i与信号灯交叉口j有向连 通时，即存在一条路段e,,相连时，H中的元素a1,= 1，当信号灯交叉口i与信号灯交叉口j没有一条路段6ij相连时，a 0 ;当i=j时，au= 0 ;
[0031]
[0032] 路网G的带权邻接矩阵为W，W中的元素为：
[003引对角矩阵D=diag化}，山=E.jW(i,j)
[0036]
[0037] 3) -个