[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

说明书

本发明涉及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信号配时模型，计算得到各个相位的绿时分配时长。本发明可以广泛应用于单交叉口的信号配时领域。

技术领域

本发明涉及交通路网中单交叉口信号配时技术，特别是关于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，该方法采用博弈论对交通路网中单交叉口信号进行建模，形成新的单交叉口信号配时方案。

背景技术

在现阶段的交通路网中，单交叉口的信号配时是交通路网优化的最基本也是最重要的研究方向，通过各种技术对单交叉口建立合适的模型，对各个相位的绿灯时间进行最优化控制，以达到路口各交通流量通行的最优化方案，对于改善城市道路交通拥堵状况、提高道路通行能力、减少交通事故都具有非常重要的现实意义。

基于此，对单交叉口进行建模优化分析是一件很有经济价值和理论价值的事情。从目前流行的方法来看，单交叉口建模分析方法主要分为以下几类：

1、Webster方法

该方法以交通延误作为交通效益指标，以交通延误最小求解最佳周期时长，各相位绿信比由各相位的最大流量比按比例进行分配。这种方法的优点在于计算简单，但是这种方法只考虑到了每个相位的交通流量，而没有将当前的排队长度考虑在内，因此存在着一定的局限性。

2、感应控制方法

感应控制方法是通过车辆检测器测定到达进口道的交通需求，使信号显示实际测得的交通需求的一种控制方式。其基本思路是在一个预置的时间间隔内如果没有车辆到达，则可更换相位，如检测到后续车辆到达，则每测得一辆车，绿灯就延长一个预置的“单位绿灯延长时间”，只要在这一段时间内，车辆中断就换相；连续有车，则绿灯时间连续延长，一直延续到一个极限延长时间。此方法对车辆到达随机性大的交通情况适宜性较好，但是对于车流量较大的交叉口其性能就会大打折扣。

3、模糊控制算法。

模糊控制算法的思路大致可以概括为如下表达式：

E＝f(S,C,P)

式中，E为系统输出矢量，f为模糊系统的映射关系，如绿信比；S为交通状况判断参数，如排队长度、交叉口的总的车流量；C为系统输入矢量，如延长时间、相位差、信号周期时长等控制信号；P为模糊系统的结构参数。根据检测到的各路段的车辆信息，将当前相位和下一相位的主队列车辆数作为模糊控制器的输入，经过模糊化、模糊推理和清晰化之后，以当前相位的绿灯延时作为模糊控制器的输出，从而实现当前相位交通信号灯的实时控制。但是，本方法需要依赖长期的实践和大量的人工控制经验，从而存在一定的局限性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供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，该方法将合作博弈论应用到交通问题的信号配时之中，将单交叉口的各个相位作为博弈的参与者，利用博弈论理论对单交叉口进行合理的建模与最优化方案求解，来实现对于单交叉口信号配时的最优控制。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：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。