[发明专利]基于整数规划模型的交通信号相位设计方法

权利要求书

1.基于整数规划模型的交通信号相位设计方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、计算备选相位矩阵，具体计算方法包括下述步骤：

S11、建立灯组相容关系图G_h，以每个灯组为节点，若灯组i，j是相容的，则存在一条从结点i到结点j的无向的边，由这些结点和边组成的无向图即为灯组相容关系图G_h；

S12、除去冗余相位，在原始备选相位矩阵中，对比任意两列，按照冗余相位的定义，剔除冗余的相位列；

S13、处理两股以上车流的合流冲突，除掉合流冲突中灯组集合是两两相容但非相互相容的相位列，所述两两相容是指在对于一个灯组集合，任意两个灯组允许同时放行；相互相容是指所有灯组允许同时放行；

S14、计算备选相位集合，得到备选相位矩阵A；

S2、当灯组相容关系图G_h确定后，输入目标相位数，保证在一个相位周期C_P内，每个灯组至少出现一次，所述相位周期C_P是指从备选相位矩阵中选出的若干相位组成的相位周期；

S3、建立考虑冲突因素的各车道流量、车头时距、人行过街长度的相位设计模型，步骤S3具体为：

假设已知各个的车流量及饱和流量的比值为人行过街时取0，各个的人行需求时间取值由过街长度及人行速度计算得到，当为车道时取值为0，从而得到每个灯组的y值：

以及各个灯组的y^p值：

由此可得备选相位矩阵A中，每个备选相位的人行需求时间，记为

每个灯组，都有对应的损失时间l_i，当为人行过街灯组时；目标函数如下：

整个周期内满足每个灯组的人行需求：

把一个灯组看成一个水桶，根据水桶模型的原理，可知所有含灯组i的备选相位的时间和，应该满足：

其中

依然取d_j为0-1变量，λ_j＝180，由于每个含人行灯组的相位时间t_j必须满足该相位的人行需求时间

确定目标相位数：

记L＝(l₁,l₂,....l_N)^T，y＝(y₁,y₂,....y_N)^T矩阵A_y＝(y,y,....y)_m为N×m矩阵，综上，得到步骤S3中的相位设计模型为：

s.t.At≥y^p

(A-A_y)t≥L

其中，d_j是0-1变量，t_j为非负整数，λ_j＝180,j＝1,2,……m。

2.根据权利要求1所述基于整数规划模型的交通信号相位设计方法，其特征在于，步骤S1中，将备选相位矩阵A，每一列代表一个备选相位则：

其中α_ij＝0或1。

3.根据权利要求1所述基于整数规划模型的交通信号相位设计方法，其特征在于，步骤S11中，在灯组相容关系图G_h中，一个灯组集合能组成一个相位的必要条件是，该集合中所有灯组两两相容；即：一个相位对应G_h中的一个完全子图，G_h的一个完全子图也可成为一个相位；并通过求解灯组相容关系图G_h的所有完全子图，得到所有相容灯组集合，作为原始备选相位矩阵，记该原始备选相位矩阵为A₀，然后筛选掉其中冗余和两两相容但不是相互相容的列，得到备选相位矩阵A。

4.根据权利要求2所述基于整数规划模型的交通信号相位设计方法，其特征在于，步骤S12中，冗余相位的定义如下：

相位相对于是冗余的，当且仅当且U_i＝U_j，此时称为冗余相位。