一种交通子区信号周期的协调控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及城市道路交通信号控制领域，特别设及一种交通子区公共信号周期及 路口信号周期控制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 交通信号是实现道路交通状态控制的主要手段之一，单路口和主干路的控制方法 已经日趋成熟，但是在更大范围的交通子区协调控制方面仍然缺乏有效的方法；现有的公 共周期计算方法缺乏对整体路网交通特性的考虑；协调控制的基本特征是共周期，即多个 路口采用同一个信号周期长度；依据交通流监测数据获得交通子区的公共信号周期及各路 口信号周期的方法在世界范围内仍未得到解决。
【发明内容】
[0003] 本发明为了克服当前普遍存在的城市道路交通信号区域协调控制方法在实际应 用中缺失的情况，提供了一种交通子区公共信号周期及节点信号周期的协调控制方法及系 统，通过建立基于道路交通实时监测数据的动态交通网络模型，在此基础上对路网性能进 行实时评价并进行节点重要性计算及排序，依据重要性排序确定交通子区公共信号周期， 最终遍历交通子区内所有节点结合路口流量和现有信号周期获得每个路口的信号周期。该 方法一方面充分考虑了交通子区整体交通特性，另一方面兼顾了单个路口的交通状况形成 了共周期的特点，实现了基本的交通子区协调控制方法，并为更复杂的协调控制提供支持。
[0004] 本发明具体采用W下技术方案；该系统包括动态路网建模模块、节点重要性计算 模块、公共信号周期及节点信号周期计算模块；动态路网建模模块，根据交通子区路网拓扑 数据和实时动态交通流数据，建立W路口为点、道路为边、平均旅行时间为权值的动态路网 模型；节点重要性计算模块，建立评价网络性能的计算方法，并进一步对所有节点的重要性 进行计算和排序；公共信号周期及节点信号周期计算模块，依据节点重要性排序得到公共 信号周期，并遍历所有节点计算每个节点的信号周期。
[0005] 所述动态网络模型描述如下：任何一个城市道路交通网络都可W描述为W下形 式：
[0006] TN=饥 E，W),
[0007] 其中，TN为要建模的交通网络，N= {叫，叫，…，n。}为交通网络中节点集合，P为节 点数；E= {ei，e2,…，e。}是交通网络中路段集合，q为道路数；W= {wi，W2,…，W。}为交通网 络中边的集合（q为道路数），权值W定义为路段上的旅行时间，描述如下：
[000引 W =-，
[0009] 其中，1是道路里程；S是在该道路上行驶的车辆在某时间段内的平均速度，来自 实时道路交通监测数据。
[0010] 所述路网节点重要性计算方法描述如下；对任一时刻的动态交通网络，其网络性 能定义如下：
[0011]
【主权项】
1. 一种交通子区信号周期的协调控制方法，其特征在于：该方法依次包括如下步骤： (一） 基于道路实时监测数据进行动态路网建模，以路网中路口为网络的节点，道路为 网络的边，平均旅行时间为网络中边的权值，建立如下模型： TN= (N,E,W), 其中，TN为要建模的交通网络，N= {ni，n2，…，np}为交通网络中节点集合，p为节点 数；E= {ei，e2，…，ej是交通网络中路段集合，q为道路数;W= {Wi，w2，…，wj为交通网络 中边的集合，q为道路数；权值w定义为路段上的旅行时间，描述如下： W= ~ , S 其中，1是道路里程；S是在该道路上行驶的车辆在某时间段内的平均速度，其来自实 时道路交通监测数据； (二） 进行交通网络节点重要性计算： 对任一时刻的动态交通网络，其网络性能定义如下：
其中，e为某时刻整个网络的性能，p为节点数；i、j为不相同的两个节点；为两 节点之间的边的在某时刻的性能值，其计算公式如下：
其中，％V是两点间饱和临界状态下的平均旅行时间值；为某时刻路网中最短旅行 时间值； 网络节点重要性的计算公式如下：
其中，I(n)是节点n的重要性；e(TN)表示整个网络性能，e(TN-n)表示删除节点n及与之相邻的边之后的网络性能； (三） 进行交通子区的公共信号周期及节点信号周期计算：将网络节点重要性最高的 节点的信号周期确定为公共信号周期，通过遍历交通子区内所有节点，结合路口流 量和现有信号周期计算得到每个节点信号周期。
2. 根据权利要求1所述的一种交通子区信号周期的协调控制方法，其特征在于： 步骤（三）中计算节点信号周期的方法具体包括： 1) 判断当前路口的流量\是否大于等于重要性最高路口的流量，如果是，则保 持该路口原信号周期不变；如果否，则进入步骤2); 2) 判断是否大于等于，如果是，则将路口原信号周期rni变换为公共信 号周期如果否，则进入步骤3); 3) 判断％:是否大于等于Wn/max且小于2/3%max，如果是，若该路口原信号周期 \大于等于2/3Tn/max，则将路□原信号周期T"t变换为，若该路□原信号周期7^ 小于Hn/max，则将路口原信号周期r"￡变换为i/2rn_x;如果否，则进入步骤4); 4) 若该路口原信号周期7^大于等于1 /3Tn/.maY，则将路口原信号周期rni变换为 1/37Wma,，若该路口原信号周期&小于i/3r"_x，则将路口原信号周期7^变换为 IZWiy-x。
3. -种采用如权利要求1和2所述方法的交通子区信号周期的协调控制系统，其特征 在于：该系统包括动态路网建模模块、节点重要性计算模块、公共信号周期及节点信号周期 计算模块； 动态路网建模模块，根据交通子区路网拓扑数据和实时动态交通流数据，建立以路口 为点、道路为边、平均旅行时间为权值的动态路网模型； 节点重要性计算模块，建立评价网络性能的计算方法，并进一步对所有节点的重要性 进行计算和排序； 公共信号周期及节点信号周期计算模块，依据节点重要性排序得到公共信号周期，并 遍历所有节点计算每个节点的信号周期。
【专利摘要】本发明提供一种交通子区信号周期的协调控制方法及系统，该系统及方法通过对交通子区内路口进行节点重要性排序，找出最重要的节点，并以它的信号周期为公共信号周期，进一步根据流量和现有信号周期对子区内所有节点进行信号周期计算，形成整个交通子区所有路口共周期的状态，实现基本的协调控制优化，同时为进一步实现更优化的交通子区协调控制提供基础。
【IPC分类】G08G1-07
【公开号】CN104616507
【申请号】CN201410766310
【发明人】张尊栋, 张福生, 齐文姣, 周慧娟, 林兴祥, 杨健
【申请人】北方工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月11日