[发明专利]建立城市交通网络十字交叉口信号控制模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建立信号控制模型的方法，特别是一种建立城市交通网络十字交叉口信 号控制模型的方法。

背景技术

信号控制作为城市交通管理的重要技术手段，同时也是城市交通流的唯一直接主动控制 方式，是改善城市交通环境、解决城市交通拥挤问题的关键技术之一。对交通信号优化控制 技术，国内外学者采用相关理论和方法从模型和算法两个方面进行了大量的理论研究和探索。 国外学者最先从20世纪60年代开始了这方面的研究工作。其中，Webster和Miller分别针对 固定周期的信号控制建立了以车辆平均延误最小为目标的信号配时模型及其计算方法，前者 的方法仍是今天定时信号控制的基础。随后，Gazis对由两个这样的交叉口构成的简单交通网 络进行了最优性研究。后来许多学者的研究工作都是基于Gazis的理论并且将其扩展到由更 多交叉路口组成的交通网络。在所有这些模型中，由于缺乏实时的交通流信息，所采用的控 制策略不能完全适应交通流的动态变化。为了能够适应交通流的动态变化特性，近几十年来， 许多学者提出了不同的优化控制方法。在这些研究中，Singh的工作较为突出，他首先运用了 大系统的观点和方法，将大系统递阶控制的目标协调法和Tamura的改进形式应用于城市交通 网络控制，建立了饱和交通流状态下的网络模型及其两级分解控制算法。在寻找新的快速算 法方面，Hiroguki和Tamumu提出了多段线性规划处理过饱和网络的最优控制算法，文献作 者只比较了算法的快速性，没有对算法的控制效果进行比较分析。最近几年，国外一些学者 更是将信号控制与交通分配理论结合在一起进行研究，开辟了均衡网络交通信号最优配时这 一新的研究领域。但所提出的均衡网络交通最优配时模型均是静态的，并未抓住交通网络的 动态特性，而且由于模型的复杂性使得问题求解遇到很大困难。这些缺陷使得目前这类研究 的学术性强于实用性。

由于交通问题的复杂性，直接用于交叉路口的模型还没有一种公认的模型，特别是在上 述模型中，对信号控制方案、相临路口的情况很少考虑，很难用于城市交通网络的描述。

发明内容

为了克服现有的城市交通网络十字交叉口信号控制复杂的不足，本发明提供一种建立城 市交通网络十字交叉口信号控制模型的方法。该方法根据交通信号控制的需求，通过本路口 离散状态方程和相临路口之间的关系，建立城市交通网络十字交叉口信号控制模型，将整个 交通网络模型的关联和制约关系全部体现；本发明根据信号控制的需求建立模型，可以很方 便地根据优化指标对单个路口交通信号配时或对整个交通网络信号灯进行统一优化配时，也 可以进行城市交通网络动态分析，使城市交通网络十字交叉口信号控制简单化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种建立城市交通网络十字交叉口信号控 制模型的方法，其特点是包括下述步骤：

(a)建立第i个路口在时间(k+1)T的离散状态方程

x(k+1，i)＝x(k，i)-g(k，i)+v(k，i)

+blockdiag[y_e(kT-t_des，i)I_3*3 y_w(kT-t_dws，i)I_3*3 y_s(kT-t_dss，i)I_3*3  y_n(kT-t_dns，i)I_3*3]p(i)

式中

x(k，i)＝[x_es(k，i)x_er(k，i)x_el(k，i)x_ws(k，i)x_wr(k，i)x_wl(k，i)

x_ss(k，i)x_sr(k，i)x_sl(k，i)x_ns(k，i)x_nr(k，i)x_nl(k，i)]^T