专利名称：一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法
技术领域：
本发明涉及一种协调控制优化方法，特别是涉及ー种相邻交叉ロ协调控制相位差优化方法。
背景技术：
信号交叉ロ作为城市交通网络中的关键节点，其通畅性、安全性对城市路网运行至关重要。实现交叉ロ交通流的协调控制可以极大減少交通延误、缓解交通拥堵。相位差是指两个协调控制交叉ロ协调相位的绿灯起始时刻之差，是协调控制的核心參数。不同相位差取值影响双向协调绿波带的宽度，进而影响协调控制效果。协调控制的研究始于20世纪50年代，经过几十年的发展，目前常用的协调控制相位差优化方法有图解法、数解法、MAXBAN法等。图解法是通过直观的绿波带对应，不断调整通过带速度和周期时长，从而确定相位差，获得理想的绿波带带宽；数解法是通过寻找系统中各实际信号距离理想信号的最大挪移量最小来获得最优相位差；MAXBAND法则是通过建立绿波带宽度的线性规划求解。上述现有协调控制相位差优化方法一般只适用于主干道对称放行方式下对主干道直行车流的协调，且没有考虑交叉ロ尺寸对协调交通流运行距离的影响。随着交叉ロ相位结构及放行方式的多祥化与精细化，需要建立ー种能够适应复杂相位结构与放行方式，同时考虑交叉ロ几何尺寸、适应不同方向协调车流的相位差优化方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种相邻交叉ロ协调控制相位差的优化方法。本发明建立双向协调相位绿波带带宽和相位差之间的关系模型，通过确定不同的绿波带带宽选择策略，进而得到不同策略下的最优相位差。本发明所采用的技术方案是
一种相邻交叉ロ协调控制相位差的优化方法，该方法的前提是相邻协调控制路ロ的单点方案确定，具体包括以下步骤
(1)确定协调相位绿灯时间和协调距离；
(2)构建相邻交叉ロ协调模型；
(3)建立正、反向绿波带带宽与相位差之间的关系模型；
(4)计算得到绿波带带宽与相位差的数值对应关系；
(5)确定最优相位差。本发明通过对相邻交叉ロ协调控制的建模求解得到相位差与绿波带之间的关系，并有效考虑了正反向协调距离不同、协调速度不同等情况，方法对于协调控制更具有普遍适用性。
图1是相邻交叉ロ双向绿波协调算法流程图；图2是待选协调车流示意 图3是绿波协调控制參数含义示意 图4是协调车流在交叉口内行驶距离示意 图5是案例相邻交叉ロ协调距离示意 图6是案例相邻交叉ロ信号方案；
图7是案例绿波带求解結果。
具体实施例方式下面结合附图和实施方式对本发明作进ー步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于案例实施方式表述的范围。本发明的前提是相邻交叉ロ单点方案已经优化完毕，具体是相邻交叉ロ相位相序、绿信比均已确定，且周期时长相等，案例给出相邻交叉ロ A、B的信号方案，如图6。如图1所示，本发明方法具体是
(I)确定协调相位绿灯时间和协调距离
定义 到i+\路ロ方向为正向，i+1到i路ロ为反向，根据协调车流确定协调相位绿灯时间和协调距离。正向协调的上游绿灯时间可以是上游交叉ロ驶入协调路段的任意受信号控制的车流对应的相位绿灯时间，下游协调绿灯时间可以是下游交叉ロ的驶出协调路段的任意受信号控制的车流对应的相位绿灯时间。待选协调车流示意图如图2，以正向协调为例，若上下游左直右车流均受信号控制，则正向协调车流组合方式有①④、①⑤、①⑥、②④、②⑤、②⑥、③④、③⑤、③⑥共9种，根据协调控制需求确定正向协调车流，其对应的相位绿灯时间为正向协调绿灯时间。反向协调绿灯时间的选取方式同上。C——协调交叉ロ公共周期，単位秒W ；
Bi——路ロ i的正向协调车流对应的绿灯时间，单位秒Cs)； g/——路ロ i的反向协调车流对应的绿灯时间，单位秒Cs)；
Ti——路ロ i的正向协调车流对应的红灯时间，单位秒Cs)；
r/——路ロ i的反向协调车流对应的红灯时间，单位秒Cs)，以上參数具体见图3。相邻交叉ロ正向协调距离为& ，反向协调距离为+Liへi0Si——路ロ i的交叉ロ尺寸，単位米( )，具体指协调车流在交叉ロ行驶的距离，即从车辆驶入交叉ロ方向的停车线到车辆驶入协调路段的行驶轨迹长度，其长度应随协调车流的不同而不同，具体见图4 ；
Llj——路ロ i与路ロプ之间路段长度，単位米⑷，相邻协调路ロ &i+1，根据道路实际情況，4W+1与ん+可以不相等。依据控制需求确定协调车流，本案例确定正向直行和反向直行到左转为协调车流，由此确定协调绿灯时间，分别为交叉ロ A正向绿灯时间为38s、反向绿灯为32s，交叉ロ B正向绿灯为47s、反向绿灯为43s。并有协调车流实测得到车辆在交叉ロ行驶的距离54=80!11、SB=35m，正向协调距离为80+480=560m，反向协调距离为35+480=515m，具体见图5。(2)本发明提出信号交叉ロ单点方案内部相位差概念，根据单个交叉ロ方案和正反方向协调绿灯时间确定内部相位差，并以此建立可描述单点方案的双向绿波协调模型。
Oi —路ロ i的正向协调绿灯起点和反向协调绿灯起点的时间差，単位秒Cs)，定义为单点信号相位内部相位差，简称内部相位差，该值与相位相序设置和待协调相位绿灯时间有关，具体含义见图3。案例中由协调绿灯时间和方案知两交叉口内部相位差为0a=3Ss，(^=27^。(3)正、反向绿波带带宽模型
正、反向绿波带带宽仅与两路ロ相位差有夫，绿波带带宽与相位差之间的关系如
下
式中:1r -双向绿波带带宽，单位秒Cs)
wLi+1-正向绿波带带宽,单位秒Cs)
fr1+h1-反向绿波带带宽，单位秒Cs1)
其中び'+1+q+v)/c),为绿波带在时空图上跨越的
周期个数，为中间变量；
权利要求
1.一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法，其特征在于该方法的前提是相邻协调控制路口的单点方案确定，具体包括以下步骤 (1)确定协调相位绿灯时间和协调距离； (2)构建相邻交叉口协调模型； (3)建立正、反向绿波带带宽与相位差之间的关系模型； (4)计算得到绿波带带宽与相位差的数值对应关系； (5)确定最优相位差。
2.依据权利要求1所述的一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法，其特征在于依据协调车流确定协调相位绿灯时间和协调距离。
3.依据权利要求1所述的一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法，其特征在于正、反向绿波带与相位差之间的关系模型为
4.依据权利要求1所述的一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法，其特征在于通过计算得到双向协调绿波带带宽和相位差数值对应关系，依据不同协调策略优选相位差，具体是 双向绿波带最宽选取绿波带最宽对应的相位差区间[a，b]，最优相位差=int ((a+b)/2)； 正向绿波带最宽选取正向绿波带最宽对应的相位差区间[c，d]，最优相位差NO=int((c+d)/2)； 反向绿波带最宽选取反向绿波带最宽对应的相位差区间[e，f]，最优相位差NO=int ((e+f)/2)。
全文摘要
本发明公开了一种相邻交叉口协调控制相位差的优化方法，该方法建立了考虑交叉口信号相位方案和道路几何尺寸的协调绿波带带宽和相位差之间的关系模型，依据协调车流确定协调距离和协调相位绿灯时间，并根据三种不同的协调策略确定相应的相位差。本发明有效考虑了正反向协调距离不同、协调速度不同等情况，方法对于协调控制更具有普遍适用性。
文档编号G08G1/083GK103021195SQ201210534779
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者王殿海, 马晓龙, 金盛, 马东方, 孙锋, 祁宏生, 周旦, 赵伟明, 韦薇 申请人:浙江大学