[发明专利]一种优化尾气排放的干线绿波协调控制信号配时方法

说明书

技术领域

本发明属于交通信号控制中干线绿波定时控制领域，涉及一种同时考虑污染物排放和车辆延误优化的干线协调控制信号配时方法。

背景技术

我国在城市道路网干道上的交叉口多为信号控制交叉口，分别进行单点信号控制时车辆在交叉口处频繁停车，因此导致路网运行效率低下、出行延误增大等交通问题。为减少车辆在各个交叉路口上的停车时间，把一条干线上的一批相邻交通信号统一起来，加以协调控制，减少干线上车流的交通延误和停车率，对改善整个城市交通状况具有重大意义。

同时，随着城市机动车保有量的不断增加，机动车尾气污染已经成为城市大气环境质量改善的瓶颈之一，危害人民的生命健康，降低了城市居民的生活水平。随着社会主义科学发展理念的进一步深化，对干线信号协调控制的研究也不能仅限于提高通行效率、减少出行延误，更应该同时着眼于环境保护。

本发明提出的干线绿波协调控制信号配时方法属于定时绿波控制方法的范畴，以往关于定时绿波方案设置的主要思想主要分为绿波带宽度最大化和延误最小化两类，分别以绿波带宽度最大和车均或人均出行延误最小为方法的优化目标，有关干线绿波协调控制对汽车尾气排放影响的研究还较少，一般多在由方法得到干线绿波控制方案后对方案下车辆污染物的排放情况进行仿真，绿波方案的制定与车辆尾气排放独立进行，没有在方案生成的过程中考虑对车辆尾气排放进行优化。同时，遗传方法是处理延误最小化问题的常用方法，不同绿波方案下车均延误和停车次数等评价指标往往不能同时达到最优，以往研究常采用加权求和的方法将其转换为单目标优化问题，但权重的分配往往较为主观。

为了克服上述方法的缺陷，本发明通过建立车辆尾气微观排放仿真平台实现在绿波方法中同时优化车辆尾气排放，并基于带精英策略的非支配排序多目标遗传方法给出绿波方案的非劣解集，提出一种优化尾气排放的干线绿波协调控制信号配时方法。

发明内容

技术问题：本发明提供一种在绿波方法执行过程中优化车辆尾气排放，基于带精英策略的非支配排序多目标遗传方法求解使污染物排放和车均延误同时最优的优化尾气排放的干线绿波协调控制信号配时方法。

技术方案：本发明的优化尾气排放的干线绿波协调控制信号配时方法，包括如下步骤：

1）对干线上信号交叉口的基本几何参数和配时参数进行调查，得到干线上信号交叉口个数为N个，第i个交叉口和第一个交叉口间的路段长度为D_i，i=1,2,…,N，干线公共信号周期C的取值范围为C∈[C_min，C_max]，干线上车辆的平均运行速度为v，以及每个交叉口的信号相位设置、配时方案和实际交叉口交通流量分布情况，将所述调查得到参数输入到交通微观仿真软件中，初始化干道交通环境：设置各信号交叉口绿时差O_i=0%,i=1,2,…,N，设置干线公共信号周期C=C_min；

2）设置进化代数t=0，设置最大进化代数为MaxIt，随机生成包括Np个初始种群个体的初始群体P（0），所述初始种群个体S_k是随机生成的由N+1个决策变量构成的干线协调控制配时方案，S_k={C_k,O_1k,O_2k,…,O_Nk},k=1,2,…,Np，初始种群个体S_k中的决策变量包括各信号交叉口绿时差O_ik=0%,i=1,2,…,N和干线公共信号周期C_k，所述信号交叉口绿时差O_ik是从[0%,100%]中随机抽取的值，干线公共信号周期C_k是从[C_min，C_max]中随机抽取的值；

3）计算种群P(t)中各个个体的适应度F(t)，具体方法为：