[发明专利]一种城市道路交叉口信号控制多目标优化方法

说明书

一种城市道路交叉口信号控制多目标优化方法，包括以下步骤：步骤1：车辆尾气排放建模：车辆尾气排放造成的经济损失是各种污染物的经济损失之和；步骤2：车辆燃料消耗建模：按照汽油价格将燃料消耗转化成经济损失；步骤3：车辆延时建模；步骤4：建立多目标优化函数：将车辆尾气排放、车辆燃料消耗、车辆延时三种损失情况相结合，构造多目标优化函数；步骤5：采用多搜索策略组合的免疫多目标优化算法训练，得到最优解；步骤6：根据所述最优解，输出最优信号配时方案。本发明适应性强、可行性强、实效性高、易用性强和实用价值高。

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，尤其涉及一种城市道路交叉口信号控制多目标优化方法。

背景技术

随着城市道路交通流的不断增长和路网密度的不断增加，城市道路交通状况变得更加复杂，带来的影响不仅仅是车辆的拥堵和延误，同样包括车辆尾气排放、能源消耗等生态、经济方面的负作用。交叉口的信号控制作为城市干线运输网络最重要的组成部分之一，如何选择配时方案影响整个城市交通运行效率，同时能对汽车尾气排放、能源消耗起重要作用。

传统的交叉口信号配时方法通常是基于最小交通延时来计算配时方案，随着机动车数量的增长，该方法不能满足实际交通需求，且只考虑了单一的优化目标，优化精度和准确性不高。随着生态环境问题成为当今世界越来越受重视的话题，交通运输中产生的燃料和空气污染问题也成为人们关注的重点，因此，如何优化交叉口信号配时来减少交通运输中产生的尾气排放、能源消耗是智能交通领域的一大突破。已有的文献中大多只采用了汽车燃料及排放单方面的优化目标，没有结合实际交通状况。另一方面，大部分多目标优化算法只考虑全局搜索或局部搜索一种搜索策略，存在精确性不高或过早收敛的问题，因此，如何改善交叉口信号配时中的多目标优化问题的性能成为智能交通领域的一大研究方向。

发明内容

为了针对当前交叉口信号控制优化方法中将生态环境问题与交通问题相结合的技术方案的空缺、以及交叉口信号配时多目标优化方法的性能缺陷的不足，本发明提出一种适应性强、可行性强、实效性高、易用性强和实用价值高的城市道路交叉口信号控制多目标优化方法，将车辆延误与尾气排放、能源消耗相结合，作为信号控制的优化目标，再利用多搜索策略组合的免疫多目标优化算法进行优化训练，最后根据训练结果选出最优配时方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种城市道路交叉口信号控制多目标优化方法，所述优化方法包括以下步骤：

步骤1：优化指标建模

选择车辆尾气排放、车辆燃料消耗、车辆延时作为城市道路交叉口信号控制的优化指标，并将其转换成经济损失，分别以表示；

步骤2：建立多目标优化函数

将车辆尾气排放、车辆燃料消耗、车辆延时三种损失情况相结合，构造多目标优化函数，得到多目标融合的综合经济损失函数如下：

其中，C_t为总的经济损失，α、β、γ分别为车辆尾气排放、车辆燃料消耗、车辆延时三种损失情况所占权重，满足α+β+γ＝1；

步骤3：采用多搜索策略组合的免疫多目标优化算法训练，得到最优解；

步骤4：根据所述最优解，输出最优信号配时方案。

进一步，所述步骤1中，优化目标建模具体过程如下：

1.1)车辆尾气排放建模

车辆尾气排放造成的经济损失是各种污染物的经济损失之和，设交叉口信号控制时的各污染物数量为N_ci，i为第i种污染物，则信号控制时的经济损失为：

C_e＝∑_i(p_i*N_ci) (2)