一种基于干线协调子区划分的绿波协调控制方法及设备

本技术涉及交通控制系统，尤其涉及一种基于干线协调子区划分的绿波协调控制方法及设备。

背景技术：

1、交通信号控制作为调节车流运行的直接途径，通过控制信号灯的方式，在时间上为不同方向、不同相位的车流分配合理的通行权，使车辆与行人可以安全有序地通过交叉口。

2、信号机控制逐渐从单个路口控制衍生到多个相邻路口的协调控制，即绿波控制。其中双向绿波协调控制则更加实用先进，它满足了主干道两个方向的车流量，在通过相关路口时，连续绿灯通行以提高通行效率。

3、而对于交叉口较多的干线系统，由于交叉口使干线连续的交通流产生间断，因此交通流的可达性降低，以致城市交通系统中的干道产生拥堵，使得区域内交通运行效率较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种基于干线协调子区划分的绿波协调控制方法及设备，用于解决如下技术问题：对于交叉口较多的干线系统，由于交叉口使干线连续的交通流产生间断，因此交通流的可达性降低，以致城市交通系统中的干道产生拥堵，使得区域内交通运行效率较低。

2、本技术实施例采用下述技术方案：

3、本技术实施例提供一种基于干线协调子区划分的绿波协调控制方法。包括，获取干线交叉口的交通数据，基于交通数据进行聚类相似性处理，以进行干线协调控制子区划分；基于预置公共周期函数以及交通数据，确定出干线协调控制子区对应的公共周期；基于公共周期与干线上车辆的平均行驶速度，确定出理想交叉口之间的间距范围；在间距范围内改变理想交叉口的参考位置，以根据不同的参考位置分别对应的绿波带宽偏移量，确定出实际交叉口对应的信号与理想信号的最佳匹配位置，并根据最佳匹配位置，确定出各实际交叉口的信号灯对应的信号相位差；根据最佳匹配位置，确定出最大有效绿波带宽，以基于信号相位差与最大有效滤波带宽，对干线协调控制子区中的各交叉口的信号灯进行调控。

4、本技术实施例通过对交通数据进行聚类相似性处理，以进行干线协调控制子区划分，对交叉口的公共周期、绿灯时长分别进行计算与优化。通过对交通信号灯实施控制，为不同方向、不同相位的交通流在时间上分配合理的通行权，达到调节交通流安全有序运行的目的。其次，本技术实施例通过改变理想交叉口的位置，确定理想信号距离下实际交叉口的信号与理想信号最佳匹配位置，确定交叉口的最大绿波带宽；最后根据最佳匹配位置，得到各交叉口信号灯协调相位的相位差，以对各交叉口交通信号灯进行实时调节，使干线协调车辆通过各交叉口的停车率降低，提高干线系统的通行能力。

5、在本技术的一种实现方式中，基于预置公共周期函数以及交通数据，确定出干线协调控制子区对应的公共周期，具体包括：获取干线协调控制子区的各交叉口分别对应的信号灯配时信号周期；基于预置公共周期函数，对各交叉口分别对应的信号灯配时信号周期进行比对；基于比对结果确定出最长信号周期，并将最长信号周期作为干线协调控制子区对应的公共周期。

6、在本技术的一种实现方式中，在间距范围内改变理想交叉口的参考位置，以根据不同的参考位置分别对应的绿波带宽偏移量，确定出实际交叉口对应的信号与理想信号的最佳匹配位置，具体包括：在间距范围内改变理想交叉口的参考位置，确定出在不同的参考位置的情况下干线协调控制子区中各实际交叉口的绿波带，分别相对于预置理想绿波带的偏移量；基于偏移量，确定出不同的参考位置，分别对应的最大有效偏移量；将各最大有效偏移量进行比对，以根据数值最小的最大有效偏移量，确定出实际交叉口对应的信号与理想信号的最佳匹配位置。

7、在本技术的一种实现方式中，确定出在不同的参考位置的情况下干线协调控制子区中各实际交叉口的绿波带，分别相对于预置理想绿波带的偏移量，具体包括：根据函数，确定出实际交叉口 i的绿波带，相对于预置理想绿波带上边缘线的有效偏移量；根据函数，确定出实际交叉口 i的绿波带，相对于预置理想绿波带下边缘的有效偏移量；其中，为交叉口 i的绿波带的实际偏移量；为交叉口 i的绿波带的最大无效偏移量；为上边缘对应的有效偏移量；为下边缘对应的有效偏移量。

8、在本技术的一种实现方式中，基于所述偏移量，确定出不同的参考位置，分别对应的最大有效偏移量，具体包括：基于当前参考位置，确定出干线协调控制子区相对于预置理想绿波带上边缘线的第一最大有效偏移量；以及，确定出干线协调控制子区相对于预置理想绿波带下边缘线的第二最大有效偏移量；基于第一最大有效偏移量与第二最大有效偏移量之和，确定出当前参考位置对应的最大有效切割量；更换参考位置，并确定出更换参考位置后的最大有效切割量，以作为不同的参考位置，分别对应的最大有效偏移量。

9、在本技术的一种实现方式中，根据最佳匹配位置，确定出最大有效绿波带宽，具体包括：基于最佳匹配位置，确定出数值最小的绿波带最大有效偏移量；确定出数值最小的绿波带最大有效偏移量，与理想信号最佳距离之间的比值；基于预置有效理想绿波带宽占周期比与比值之间的差值，确定出最大有效绿波带宽。

10、在本技术的一种实现方式中，根据最佳匹配位置，确定出最大有效绿波带宽之前，方法还包括：基于当前交叉口的信号灯对应的有效绿信比，与干线协调控制子区对应的交叉口有效绿信比中的最小值之间的差值，确定出干线协调控制子区中各交叉口分别对应的最大无效偏移率；基于当前交叉口相对理想位置的最大无效偏移率，与当前交叉口对应的最大无效偏移率之间的比值，确定出理想信号最佳距离。

11、在本技术的一种实现方式中，根据最佳匹配位置，确定出各实际交叉口的信号灯对应的信号相位差，具体包括：根据预置函数：

12、；

13、得到同步式协调控制下交叉口 i的绝对相位差比；根据预置函数：

14、；

15、得到交互式协调控制下交叉口 i的绝对相位差；其中，为交叉口 i的绿信比；为交叉口 i的损失绿信比；为同步式协调控制下交叉口 i的绝对相位差比；为交互式协调控制下交叉口 i的绝对相位差。

16、在本技术的一种实现方式中，基于公共周期与干线上车辆的平均行驶速度，确定出理想交叉口之间的间距范围，具体包括：根据预置交叉口间距求取函数：

17、；

18、确定出干线协调控制子区对应的理想交叉口间距；根据预置交叉口间距范围求取函数：

19、；

20、确定出干线协调控制子区对应的理想交叉口之间的间距范围；其中，为理想交叉口之间的间距；为干线上车辆的平均行驶速度；为干线系统的公共周期；为干线协调控制子区对应的理想交叉口之间的间距范围。

21、本技术实施例提供一种基于干线协调子区划分的绿波协调控制设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：获取干线交叉口的交通数据，基于交通数据进行聚类相似性处理，以进行干线协调控制子区划分；基于预置公共周期函数以及交通数据，确定出干线协调控制子区对应的公共周期；基于公共周期与干线上车辆的平均行驶速度，确定出理想交叉口之间的间距范围；在间距范围内改变理想交叉口的参考位置，以根据不同的参考位置分别对应的绿波带宽偏移量，确定出实际交叉口对应的信号与理想信号的最佳匹配位置，并根据最佳匹配位置，确定出各实际交叉口的信号灯对应的信号相位差；根据最佳匹配位置，确定出最大有效绿波带宽，以基于信号相位差与滤波带宽，对干线协调控制子区中的各交叉口的信号灯进行调控。

22、本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本技术实施例通过对交通数据进行聚类相似性处理，以进行干线协调控制子区划分，对交叉口的公共周期、绿灯时长分别进行计算与优化。通过对交通信号灯实施控制，为不同方向、不同相位的交通流在时间上分配合理的通行权，达到调节交通流安全有序运行的目的。其次，本技术实施例通过改变理想交叉口的位置确定理想信号距离下，实际交叉口的信号与理想信号最佳匹配位置，确定交叉口的最大绿波带宽；最后根据最佳匹配位置，得到各交叉口协调相位的相位差，以对各交叉口交通信号灯进行实时调节，使干线协调车辆通过各交叉口的停车率降低，提高干线系统的通行能力。