[发明专利]一种城市信号灯控制道路网络交通自锁控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市信号灯的控制方法，具体涉及一种城市信号灯控制道路网络，特别是城市核心区容易出现交通自锁堵塞区域的交通信号灯控制方法。

背景技术

一般来说，车流量的增加存在两种情况，一种是伴随社会经济发展而来的车流量的自然增长，另一种是在车流高峰时段和节假日期间，车流量的突然性猛增。在车流量高速增长时，部分路段断面流量常常超过设计断面流量，甚至超设计断面流量的50％以上，即出现超饱和状态，这使得交通疏导面临重重困难。

对于超饱和路网控制，国内外相关学者做出了许多代表性研究成果，并开发了很多实际应用的控制系统，比如SCATS、SCOOT、RHODES等系统。在国内也取得了一定的研究成果。中国发明专利申请CN101515408A公开了一种绿波带显示交通流信号控制装置，在两路口中段车道的地下间隔设置前地感线圈和后地感线圈，地感线圈通过信号线连接装有绿波控制协调程序的数据处理计算机的接口，数据处理计算机又与路口信号灯控制柜连接，信号灯控制柜同时连接到路口信号灯和沿车道途中设置的绿波红绿信号灯显示装置。采用该装置，驾驶员可以根据显示装置调整车速，在一定程度上缓解路网饱和状态，但是该方法难以解决大范围的超饱和交通堵塞情形。中国发明专利申请CN101281685A公开了一种区域混合交通自适应信号协调控制方法，针对区域混合交通，通过检测器对进入控制交叉口的车辆信息进行检测，并将车辆信息传送至交通信号控制器；区域协调控制计算机分析各交叉口各进口路段的交通流运行状态，进行实时分析预测，向交通信号控制器提供优化的交通信号方案配时参数。该方法存在预测环节，因此依赖于预测模型的精度，但是由于交通流本身的随机性，预测精度难以保证。中国发明专利申请CN101206801A公开了一种自适应交通控制方法，包括交通数据采集、然后进行未来交通状况预测的数据预测的步骤，之后生成控制方案的数据计算，采用流量及占有率两种参数来计算公共周期。该方法的特征是控制权的下放可以大大减少对交通控制中心的依赖性。另外，采用流量比和饱和度值相结合的方案计算非关键路口的非协调相位的绿信比时间，避免了协调相位的绿信比时间不足的现象。该控制策略并没有给出控制区域的边界范围及控制时机的切换。中国发明专利申请CN101308604A公开了一种大范围战略交通协调控制方法，检测器将检测到的交通数据上传到大范围数据库中，判断当前区域的交通控制状态，判别区域边界的交通控制状态，给出相应的战略交通控制策略及区域边界交通协调控制策略；调节配时调节方案发布给区域交通信号控制系统和区域诱导系统执行。该方法本身不能消除由于超饱和堵塞造成的交通死锁情形，此外该方法需要检测的数据种类较多，并且由于该方法控制过程较为复杂，因此实时性有待检验。

虽然国内外的交通控制系统在超饱和路网控制方面取得了长足的进步，然而这些研究大多数适用于单个或一条线上交叉口的协调控制；对于区域控制，大多数的方法没有给出区域边界的划分方法，且对交通流更多的采用了预测的方法来进行控制，并且控制的结果没有考虑区域外的车辆的控制效益。

上述研究存在两类不足。其一，控制目标是基于估计的，而非观测或直接测量的。例如车辆延误、排队长度、停车次数、路网总延误等各类控制目标，是根据模型来估计的，其输入为流量、信号配时、通行能力等观测(检测)值和参数。然而路网在接近饱和、超饱和情形下，交通流对路网上各类随机扰动极为敏感，交通状态往往处于较为混乱的状态，这使得上述控制目标的估计模型难以作出、甚至无法准确的估计，使得交通信号控制系统生成了事与愿违的控制策略。其二，在控制时机上，上述研究针对超饱和交通状态出现后再进行被动的缓解控制，其控制优化的改进空间是非常有限的，某种程度上被动控制超饱和控制是亡羊补牢之举。应该要考虑主动预防超饱和交通状态的出现。

发明内容

本发明目的是提供一种基于观测的城市信号灯控制方法，以实现容易出现交通自锁堵塞区域的交通信号灯控制，预防超饱和交通状态的出现。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种城市信号灯控制道路网络交通自锁控制方法，包括下列步骤：

(1)确定被控区域边界；

(2)设定采样时间间隔T，在时刻k，被控区域内累积车辆数是X(k)，则在时刻k+1，被控区域内累积车辆数是X(k+1)＝X(k)+R(k)-L(k)，其中，R(k)、L(k)分别表示第k个采样时间间隔T内流入流出被控区域的车辆数；