[发明专利]基于合作博弈论成本分摊方法的单交叉口信号配时方法

权利要求书

1.一种基于合作博弈论成本分摊方法的单交叉口信号配时方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用合作博弈论中的成本分摊模型对单交叉口进行建模分析，得到单交叉口信号配时模型，包括成本特征函数和成本分摊函数；

2)通过车路协同系统获取该单交叉口各个相位的计算参数，包括每个相位上一周期的排队长度、当前周期的进车率、出车率以及该交叉口总的信号灯周期；

3)根据获取的单交叉口各个相位的计算参数以及步骤1)建立的单交叉口信号配时模型，计算得到各个相位的绿时分配时长；

所述步骤3)中，根据各相位的计算参数以及单交叉口信号配时模型，计算得到各相位的绿时分配时长的方法，包括以下步骤：

3.1)计算得到单交叉口每个相位与其他不同相位形成各联盟时的特征函数值；

3.2)根据得到的每个联盟的特征函数值以及步骤1)中建立的成本分摊函数，计算得到每个相位当前周期的成本分摊比例；

3.3)根据得到的每个相位在当前周期内的成本分摊比例以及信号灯周期时长对相应相位进行信号时间分配，得到各相位在当前周期内的绿时分配时长。

2.如权利要求1所述的基于合作博弈论成本分摊方法的单交叉口信号配时方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述成本特征函数为：

c(φ)＝0，

S∈N,且R∩S＝φ，

其中，c为成本特征函数，表示每一相位与其他相位形成联盟时的车辆延误时间；φ表示空联盟；N表示所有的博弈参与者形成的集合；R,S表示两个成员不重合的联盟，R∪S表示两个联盟合作产生的，包含两个联盟所有的成员的新的联盟。

3.如权利要求2所述的基于合作博弈论成本分摊方法的单交叉口信号配时方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述成本分摊函数为：

x_i＝SC_i(c)+β_iNSC，

其中，x_i为每一参与者i的分摊成本，即每个相位的绿灯时间；SC_i(c)为各相位的可分离成本；NSC为各相位的不可分离成本；β_i为替代成本权重。

4.如权利要求1所述的基于合作博弈论成本分摊方法的单交叉口信号配时方法，其特征在于：所述步骤3.1)中，各联盟的特征函数值的计算方法，包括以下步骤：

3.1.1)确定每个相位与其他不同相位之间构成的所有联盟，并根据各联盟内相位的个数将所有联盟分为两类：只包含一个相位的联盟和包含其他个数相位的联盟；

3.1.2)根据各相位当前周期的进车率、出车率以及各相位上一周期的排队长度，计算只包含一个相位的联盟的特征函数值；

3.1.3)根据各相位当前周期的进车率、修正后的出车率以及各相位上一周期的排队长度，计算其他个数相位的联盟的特征函数值。

5.如权利要求4所述的基于合作博弈论成本分摊方法的单交叉口信号配时方法，其特征在于：所述步骤3.1.2)中，计算只包含一个相位的联盟的特征函数值时：

将当前信号灯周期时长平均顺序分配给各相位，得到各相位当前周期排队长度曲线中上升曲线和下降曲线的初始时长，其中上升曲线对应该相位的红灯时长，下降曲线对应该相位的绿灯时长；

根据各相位的进车率和出车率确定各相位在当前周期排队长度曲线中上升曲线和下降曲线的斜率，其中，上升曲线的斜率为进车率，下降曲线的斜率为进车率-出车率；

将各相位上一周期的排队长度作为当前周期的初始排队长度，根据确定的各相位的上升曲线和下降曲线的曲线斜率和初始时长，计算各相位的排队长度曲线与横轴所围成的面积，作为各联盟的特征函数值。

6.如权利要求4所述的基于合作博弈论成本分摊方法的单交叉口信号配时方法，其特征在于：所述步骤3.1.3)中，计算包含其他个数相位的联盟的特征函数值时：

将当前周期时长平均顺序分配给所有相位，得到所有相位当前周期排队长度曲线中上升曲线和下降曲线的初始时长，其中上升曲线对应该相位的红灯时长，下降曲线对应该相位的绿灯时长；

根据联盟内各相位的进车率和出车率确定各相位在当前周期排队长度曲线中上升曲线和下降曲线的斜率，上升曲线的斜率为各相位的进车率，下降曲线的斜率为该相位的进车率-修正出车率，修正出车率为该相位的出车率除以该联盟包含相位的个数；

将联盟内各相位上一周期的排队长度作为当前周期的初始排队长度，根据确定的联盟内各相位的上升曲线和下降曲线的曲线斜率和初始时长，计算联盟内各相位的排队长度曲线与横轴所围成的面积，作为各相位的特征函数值；

将联盟内各相位的特征函数值相加，得到该联盟的特征函数值。