[发明专利]一种绿波系统运行状态的动态监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通中绿波系统控制领域，特别是涉及一种绿波系统运行状态的动态监控方法。

背景技术

所谓“绿波”，是指车流沿某条主要路线行进过程中，连续得到一个接一个的绿灯放行信号，畅通无阻地通过沿途所有交叉口。已有的绿波协调控制方法，从不同角度选择优化目标，寻求单向或双向绿波协调控制系统的最优带宽。实践应用表明，绿波协调控制在低流量或非饱和情况下效果较好，车流能够以一定的速度连续通过几个信号交叉口，但是在高流量或拥堵情况下则效果较差，高峰时段甚至出现下游路段排队车辆溢出至上游交叉口的“死锁”现象。然而，由于缺乏对干线系统运行状态的监控评价技术，导致干线实施的绿波协调控制方法不能根据整个系统的运行状况而及时地调整相应信号控制方案，因此难以对干线上拥挤的交通流及时地进行控制和疏导。实际上，如果某一交通条件下，绿波协调控制系统可以利用的带宽较小，则应该切换执行其他利于疏导当前拥挤交通流的干线控制方案。但是，现有的干线协调控制方法尚不能实现上述功能。虽然已相对成熟的城市道路交通状态判别方法可以判别道路交通状态，但是方法中需要的交通数据在现实状况下还很难获得，此外，对于干线协调控制系统而言，某一路段或某一交叉口发生拥挤，未必会立即导致干线协调控制失效，若以此为依据切换信号控制方案可能会使控制效果不理想。为提高干线协调控制系统的控制效果，增强其鲁棒性，需要一种对干线协调控制效果进行实时监控评价的方法，为确定不同干线交通信号控制方案的切换时点提供技术支持。

发明内容

本发明以道路上交通检测器采集到的实时交通数据为基础，设计一种有效协调时间的计算方法，监控绿波协调系统的运行状态，并以VISSIM为工具通过编程对上述方法进行模拟验证。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种绿波系统运行状态的动态监控方法，主要包括以下步骤：

(1)定义有效协调时间；

(2)累计惩罚分值的方式确定绿波协调系统中的瓶颈交叉口；

(3)结合瓶颈交叉口获得的绿灯剩余时间与有效协调时间的算法公式，计算有效协调时间；

(4)根据计算系统的有效协调时间对绿波控系统运行状态进行动态监。

所述的有效协调时间是指绿波协调控制过程中能够真正起到绿波通行作用的那部分时间。

所述有效协调时间计算方法：

(1)计算G_loc和G_rem参数；

(2)确定绿波系统的瓶颈交叉口；

(3)根据算法公式，计算有效协调时间；

计算有效协调时间的过程如下：

(1)监测交叉口i绿波方向红灯时间是否结束，如果是则转向(2)，否则继续监测，i＝1，2，…，N；

(2)获得当前信号周期交叉口i绿波方向的绿灯时间G(i)，i＝1，2，…，N；

(3)计算交叉口i的本地时间G_loc(i)，i＝1，2，……，N；

(4)计算交叉口i的剩余时间G_rem(i)，i＝1，2，……，N；

(5)计算N个交叉口的最小剩余时间min{G_rem(i)}，即有效协调时间ACT；

(6)输出当前信号周期绿波协调控制系统的有效协调时间，并对min{G_rem(i)}所属的交叉口i给予1分惩罚，即punish(i)＝punish(i)+1；

(7)如果ACT小于阈值δ，则当前绿波协调控制失效，输出max{punish(i)，i＝1，...，N}所属的交叉口Int(i)；否则转步骤(1)，对下一信号周期进行监测。

本发明中瓶颈交叉口的确定方法：

(1)计算弹性时间G_rem(i)；

(2)当前绿波协调控制系统的每个信号周期结束，选取G_rem(i)最小的交叉口，并给予其数值为1分的惩罚；

(3)当绿波协调控制系统的有效协调时间低于某一阈值时，获得惩罚分数最大的交叉口，即为系统的瓶颈交叉口。

所述的计算弹性时间的方法：G_rem(i)＝G(i)-G_loc(i)，其中G(i)为某交叉口绿波方向所在相位绿灯时间，G_loc(i)为本地时间。