[发明专利]一种基于向量分析的交通信号配时时段划分方法

权利要求书

1.一种基于向量分析的交通信号配时时段划分方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)以两相位交叉口T为研究对象，采集交叉口交通流，构建交通流向量模型，分析交通流各流向差异性与不稳定性时段，计算各流向向量和并求得零点，作为时段划分点；

2)由C均值聚类算法对全天划分时段，将设定时间采集的数据加入C均值聚类算法，输出s个聚类中心，根据聚类中心确定时段划分点；

3)根据步骤1)和2)所得时段划分点，根据韦伯斯特经典配时方法，计算信号周期、最优信号周期时长、绿信比参数，根据下面公式式得到交叉口整体延误：

D＝q*d

式中D为整体延误，单位s，q为车流量，单位辆，d为车辆平均延误，单位s/辆。

2.根据权利要求1所述基于向量分析的交通信号配时时段划分方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括如下步骤：

A：设定采集时间，采集交叉口交通流数据，并进行异常数据处理；

B：确定交叉口相位以及车道数量，各流向的交通流作向量化处理，流量向量化算法即将各流向的交通流设为向量，计算各流向交通流的向量和为向量c为：

其中：a_i为i流向的交通量向量，i的值代表不同流向，g为交通流流向数；

C：根据B所建向量模型计算时段划分点：

步骤 1：向量和c转换为函数f并计算其表达式的零点个数N，若N>0，计算零点(t_k,0)(k＝1,···,N)，并令k＝1；若N<1则转到步骤 6；

步骤 2：若k≤N,转向步骤 3；否则转向步骤 6；

步骤 3：时段[t_k-Δt/2,t_k+Δt/2]内的零点个数N_k＝1且满足下式，t_k则是时段划分点：Δ≥γ

式中Δ为不同流向交通流差异性参数Δ＝max(|c|)/s，即在[t_k-Δt/2,t_k+Δt/2]区段向量和|c|最大值与进口道通行能力s比值；Δt为时段划分的最小时间，经仿真验证取60min；γ为不同流向交通流差异性阈值，经仿真取0.04；

步骤 4：若在时段[t_k-Δt/2,t_k+Δt/2]，N_k≥2，则t_k不作为时段划分点；

步骤 5：k＝k+1，转向步骤 2；

步骤 6：结束；

D：根据C，得到时段划分点。

3.根据权利要求1或2所述基于向量分析的交通信号配时时段划分方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：

E：利用(0,1)间的随机数初始化隶属度矩阵U＝[u_ij]，并满足条件下式：

F：根据下式计算s个聚类中心h_i，

式中u_ij为隶属度矩阵元素，0<u_ij<1，n为样本数，h_i为组i的聚类中心，x_j为第j个数据；

G：根据下式(5)重新求隶属度矩阵U，

式中d_ij为第i个聚类中心h_i与第j个数据点x_j的欧式距离d_ij＝||h_i-x_j||，m为加权指数，m∈[1,∞)；

H：计算目标函数M，如果M小于设定阀值，结束算法；否则转F继续迭代，

I：结束。