[发明专利]一种自组织的交通信号协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交通信号控制技术，特别涉及一种自组织的交通信号协调控制方法。

背景技术

交通信号控制是提高道路资源利用率最为有效经济的手段，随着信息技术的发展，交叉口之间的信息交互逐渐快速而稳定，为实现交叉口之间的互动式、分布式协调控制提供了条件。传统协调控制根据交叉口之间的关联，将交叉口划分成若干子区，子区内交叉口使用共同周期（或双周期）和固定的相位差，为某些方向提供较好的绿波，多沿干道设置。此种控制方式主要有以下两个缺点：

（1）、子区形状大小各异，整体寻优求解复杂，

（2）、子区协调方案调整，涉及到多个交叉口的同步动作，切换速度慢，对交通影响大，对交通问题的反应迟缓。

因此，需要有更加简单化、模块化的子区划分方法，将复杂的区域优化问题分解到互相作用的子问题的集合，通过子问题的解决，达到整体问题解决的目的。子区需要有更迅速的反应能力，应对突发交通问题，迅速发现或预见问题，在短时间内集中网络资源来解决局部节点的交通问题，使系统抵抗住干扰，并重新回到稳定状态。

交叉口之间是相互作用的，每个交叉口的变动都会影响周围交叉口，而周围路口的变动也会反过来影响自身。在新的通信与控制技术的支持下，交叉口之间可以进行实时信息交流，滚动预测使每个交叉口能够了解周围交叉口的未来决策。需要建立一个互动互利的协调机制，每个路口优化时不仅考虑自身的效益，同时还要考虑对下游交叉口的影响。在交互过程中能够达到动态的、稳定的、有益的协调。

本发明就是在此基础上建立起交叉口之间互动机制与行为准则，设计与实现一个有用的、实用的动态协调控制模型。

发明内容

本发明是针对传统模式下基于共同周期的协调控制方案子区相对固定、方案切换困难，对于交通问题反应慢的问题，提出了一种自组织的交通信号协调控制方法，致力建立起交叉口之间互动机制与行为准则，设计与实现一个有用的、实用的动态协调控制模型。

本发明的技术方案为：一种自组织的交通信号协调控制方法，具体包括如下步骤：

1）建立基本协调单元模型，定义相临两个信号控制交叉口及它们所包含的路段为一个基本协调单元，进入交叉口的路段属于该交叉口，而流出的路段不属于该路口，基本协调单元中的两个交叉口互为上下游，采集基本协调单元中各交叉口实际检测流量信息；

2）设定预测时间k，对于基本协调单元的上游交叉口，在预测时间内的对车辆到达和车辆排队预测进行计算，进一步对预测时间内该交叉口向下游交叉口的排放进行预测；

3）基于步骤2）预测结果，进一步计算车辆在该交叉口的延误时间                                                ；

4）对于基本协调单元的下游交叉口进行排放预测q(k)，结合上游交叉口的排放预测，预测时间内的车辆到达与排队进行预测计算，进一步计算车辆在下游交叉口的延误时间；

5）计算基本协调单元的网络延误，即上游交叉口延误与下游交叉口延误之和；

6）采用滚动时间窗方法，考虑网络延误最小和排队约束条件，对基本协调单元的动态进行优化；

7）寻优策略，循环各个基本协调单元，实现区域网络交通信号协调控制。

所述步骤2）中对车辆到达和车辆排队预测进行计算可以利用垂直排队进行计算，，

其中：

K为设定预测时间，可选120秒，

为k间隔内的垂直排队，

为k间隔内加入垂直排队的数量，

为k间隔内的车辆排放， 可以通过停车线检测器实测，

如果没有停车线检测器或者需要预测，根据以下原则计算：

上式中：为k间隔内的剩余排队；为k间隔内的饱和流量。所述上游交叉口延误时间=V_qi(k)×step： 

为k间隔内的在本交叉口增加的延误时间（s），

V_qi(k)为k间隔内本交叉口的垂直排队，

step为优化间隔（秒），本方法取优化间隔为2秒。

所述步骤4）中所述下游交叉口排放预测q(k) ,设定,为k间隔内的车辆排放， 可以通过停车线检测器实测。步骤4）中所述下游交叉口的延误时间，按照以下公式计算：

，