绿波协调控制下的干线路段划分方法与流程

技术特征：

1.一种绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、初始信息采集：在单点信号优化控制下采集交通流参数以及干线静态信息；

S2、交通指标计算：包括相邻交叉口关联度计算、路段间容纳交通量计算、VanAerde模型下基本特征参数值计算；

S3、进行路段划分：建立相邻交叉口、路段间相关度模型并计算，剔除交叉口、路段间相关度的交叉口，不进行协调控制，j是路段编号；α是路段间相关度阈值；统计路段间自由流速度的上、下四分位数，对于处于上、下四分位数之间的路段，划为同一子区并进行绿波协调控制；处于四分位数以下或以上的路段，另为一子区进行绿波协调控制；计算路段饱和度，子区内进行协调控制时，计算参与协调干线及其支路的饱和度p值，如果p大于设定值，则放弃其参与子区协调，将其作为单点进行信号优化配时；

S4、划分路段后进行绿波协调控制；

S5、交通指标监测：在实施交通干线子区绿波协调控制后，每隔一段时间输入道路当前运行参数，计算交通指标和路段划分指标；

S6、判断干线子区内交通指标的差异度是否达到阈值：如果未达到阈值，则执行当前信号配时方案；若差异度达到阈值，则转到步骤S4，调整干线子区后并重新进行绿波协调控制。

2.如权利要求1所述的绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于：步骤S2中，相邻交叉口关联度计算具体如下：

$I=\frac{0.5}{1+t}\[\frac{n\·q_{\max }}{{\Σ}_{i=1}^n{q}_i}-(N-2)\]---\left(1\right)$

其中，I为交叉口间的关联度；n为来自上游交叉口车辆驶入的分支数；q_max为来自上游交叉口主线方向的直行最大车流量，为q_i中的最大值；为到达下游交叉口的交通量的总和，十字形交叉口n＝3；t为车辆在两交叉口间的行程时间，单位为分钟，等于交叉口间距L除以车辆的平均速度V；N为由上游驶向下游的车道数。

3.如权利要求1所述的绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于：步骤S2中，路段容纳交通量计算使用三个时间段即早高峰、晚高峰、平峰的车流平均密度作为路段容纳交通量，具体如下：

$R_{ij}=\frac{q_i}{l_j*\mathrm{\λ}},i=1,2,3;j=1,2,3...,n---\left(2\right)$

其中，R是路段容纳交通量，q是直行交通流流量，i是时段编号，i＝1是早高峰时段；i＝2，晚高峰时段；i＝3，平峰时段；j是路段编号，l是路段长度，λ是路段车道数。

4.如权利要求1-3任一项所述的绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于：步骤S2中，利用VanAerde模型计算道路基本特征参数值：

$k=\frac{1}{C_1+\frac{c_2}{u_f-u}+c_{3}u}---\left(3\right)$

$q=ku=\frac{u}{C_1+\frac{c_2}{u_f-u}+c_{3}u}---\left(4\right)$

$\frac{\∂q}{\∂u}{|}_{u_c}=\frac{\∂}{{\∂}_u}\frac{u}{c_1+\frac{c_2}{u_f-u}+c_{3}u}{|}_{u_c}=0---\left(5\right)$

$c_1={\mathrm{mc}}_2,m=\frac{2u_c-u_f}{{(u_f-u_c)}^2}---\left(6\right)$

其中，k是交通流密度，q是交通流流量，u是交通流平均速度，c₁是车辆间的固定距离，在一般城市路段平峰时取2-3米，高峰时取1-2米；

c₂是车辆间的可变间距，c₃是车辆间的距离系数；根据式(3)、(4)、(5)、(6)计算出参数c₂、c₃、自由流速度u_f(km/h)、临界速度u_c(km/h)。

考虑到第二边界条件，由于拥挤密度时的交通流速度u＝0，根据式(3)得到，拥挤密度：

$k_j=\frac{1}{c_1+\frac{c_2}{u_f}}=\frac{u_f}{c_1{u}_f+c_2}---\left(7\right)$

此时，由式(6)可得到车辆间可变间距

$c_2=\frac{1}{k_j\left(m+\frac{1}{u_f}\right)}=\frac{u_f{(u_f-u_c)}^2}{k_j{u_c}^2}---\left(8\right)$

考虑到第三边界条件，当道路通行能力达到最大值q_c时，其速度为临界速度u_c，结合公式(4)、(8)此时c₃、q_c可由下式得到

$c_3=\frac{-c_1+\frac{u_c}{qc}-\frac{c_2}{u_f-u_c}}{u_c}=\frac{1}{q_c}-\frac{u_f}{k_j{u_c}^2}---\left(9\right)$

$q_c=\frac{k_j}{\frac{u_f}{u_c}+c_3{k}_j}---\left(10\right).$

5.如权利要求1所述的绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于：步骤S3中，相邻交叉口、路段的相关度计算具体如下：

$S_{j,j+1}^i=\left|\frac{I}{R_{ij}-R_{ij+1}}\right|---\left(11\right)$

其中，是相邻路段交叉口和路段间的相关性，R是路段容纳交通量，i是时段编号，i＝1是早高峰时段；i＝2，晚高峰时段；i＝3，平峰时段；j是路段编号；I是相邻交叉口关联度值。

6.如权利要求1所述的绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于：步骤S3中，统计路段间自由流速度的上下四分位数具体如下：

统计满足指标的路段上各时段自由流速度u_f，对u_f值进行分组并统计其频次、累计频率，所述指标为相邻交叉口路段的相关度；用四分位差描述整个路段由流速度u_f的离散趋势，计算公式为：

下四分位数：

式中，L是处于25％位置上的值所在组的下限；p是处于25％位置上的值所在组的频次；Cf↑是L以下的累计频次；h为组距；n为数据个数。

上四分位数：

式中，L是处于75％位置上的值所在组的下限；p是处于75％位置上的值所在组的频次；Cf↑是L以下的累计频次；h为组距；n为数据个数。

7.如权利要求1所述的绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于：步骤S3中，路段的饱和度计算如下：

$p=\frac{q}{q_c}---\left(14\right)$

式中，p为路段当前饱和度值，q为路段当前交通流流量，q_c为路段的通行能力。

8.如权利要求1所述的绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于：步骤S3中，所述设定值为80％。

9.如权利要求1所述的绿波协调控制下的干线路段划分方法，其特征在于：步骤S5后，判断干线子区内交通指标的差异度是否大于0.1，饱和度p是否小于80％，若不满足以上条件则转到步骤S4，调整干线子区并后重新进行绿波协调控制，以维持子区内较一致的路段通行能力，提高绿波协调控制的带宽。