[发明专利]一种城市干道群协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及区域交通的协调控制，特别涉及一种城市干道群协调控制方法。

背景技术

进入二十一世纪以来，随着社会经济的快速发展，机动车拥有量逐年增加，交通污染、交通安全、交通拥堵等交通问题日益严重。北京、上海、广州、天津等大中城市在谋划“十二五”发展时均已将“不堵车”列为了城市未来发展的具体目标。为解决交通问题，避免交通拥堵，必须保证城市道路的畅通，然而现有交叉口信号控制系统以单个交叉口为控制单元，不能满足城市管理者控制疏导交通的需求，导致机动车在道路上停车次数多、延误时间长，交通拥堵发生时不能及时疏导，高峰时期交通拥堵严重，交通安全等事故多发。而且呈日渐恶化趋势，严重影响了城市居民的身心健康，制约了城市健康发展，破坏了城市的自身形象。

国内外学者针对日益严重的交通拥堵等问题进行了深入研究，近年来针对城市交通信号间协调优化的研究和实践逐渐成为缓解交通问题的一个重要突破口。其中干道协调控制技术已经逐渐有完善的理论提出，干道协调控制是指通过对干道信号参数的调整和优化使得交通流在交叉口处遇到绿灯信号而不停车等待(即形成道路双向交通流的“绿波带”的信号控制方法，实践证明干道协调控制在改善交通拥堵状况方面有很好的应用。美国道路通行能力手册证明，实施道路双向交通绿波控制将对交通流的时间延误改善超过200%~400%以上。近年来，我国城市普遍实施“畅通工程”建设，城市道路交通控制的水平也有了较大的提高，其中一个明显的标志就是线控技术在我国城市中正在得到越来越广泛的应用。同时利用城市多条协调干道共同完成城市交通管理的控制策略成为缓解交通拥堵、解决交通问题的重要思路。

然而在干道协调中，干道内交叉口不但要求有公共周期，而且对交叉口之间的相位差有严格的要求。与协调干道相交的交叉口越多，特别是形成闭环后，最佳方案的求取越复杂。目前协调控制仍只能应用于孤立的干道。对于城市的多条干道以及区域内其他交叉口，仍没有有效的控制方法提出。因此城市干道群协调控制的方法具有很大的研究意义和巨大的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种城市干道群协调控制方法，以协调干道为控制单元，兼顾区域内剩余交叉口，提出区域干道群协调控制的方法，使得区域内协调干道能够协同合作共同完成区域控制策略的执行，应用于城市多条干道联合协调控制。

本发明采用如下技术方案：

一种城市干道群协调控制方法，包括如下步骤：

S1根据城市交通状态及道路网结构，确定城市区域交通控制的宏观策略；

S2根据区域交通控制的宏观策略，确定同一宏观策略下区域干道的重要度；

S3在同一宏观策略下根据各个交叉口相交干道的重要度，确定该区域相关干道的优先级别；

S4根据区域干道的优先级别，逐级确定干道协调控制方法,具体步骤如下：

S41确定控制区域内各条干道的协调控制初始参数范围，所述初始参数包括，第k条干道的公共周期变化范围[Ck_min,Ck_max]，第k条干道第i个交叉口的d方向相位的变化集合P(k,i,d)，以及d方向的绿灯时间的变化范围[g(k,i,d)_min,g(k,i,d)_max]，优先级别最高的干道w的公共周期Cw，所述Cw值为合数；

S42确定大周期CM的值，大周期为干道群协调控制的最小控制单元，是一个相同周期状态或者需要控制的一个时间段，大周期以该方向的红灯时间起点开始计算：

当需要对控制区域进行一个时段的控制时，该时段长度TC作为该区域的大周期；

当两个交叉口的公共周期不同，则取两个交叉口的公共周期的最小公倍数为该两个交叉口的大周期；

如图1、图2所示，设与优先级别最高的干道w相交的干道h公共周期为ch，相交的交叉口为Ic，Ic上游与优先级别较低干道的交叉口为Iu，下游与优先级别较低干道的交叉口为Id，设车流从交叉口Ic到交叉口Id，

CM=max{Lcm(Ch,Cw),TC}

式中，Lcm(Ch,Cw)为Ch和Cw数值的最小公倍数，Ch∈[Ch_min,Ch_max]，TC为控制时段，其中m*Cw=n*Ch=CM，所述m、n为整数。

S43在均匀流状态下，确定在一个大周期内交叉口处车辆的启动时刻及该车辆从一个交叉口到达下一个交叉口处的预计到达时刻；

S44确定大周期内上游交叉口和下游交叉口车辆通过时刻的对应关系；