[发明专利]一种面向多目标的城市紧急救援交通信号恢复过渡方法

说明书

本发明涉及一种面向多目标的城市紧急救援交通信号恢复过渡方法，首先选取排队长度差异性和车均延误为紧急救援信号过渡目标，建立两个过渡目标的过渡优化模型，通过功效函数法建立两个过渡目标的综合评价模型，再利用变异系数法确定选取的两个过渡目标参数权重，建立紧急救援过渡模型的多目标评价函数模型；最后经过遗传算法求解紧急救援过渡模型的多目标评价函数模型的最优解集，即得到紧急救援多目标信号过渡优化方案。本发明方法充分考虑排队长度差异性车均延误两个指标，明确区分各优化目标所占的权重，精确处理多目标的配时需求，提高信号过渡效率，降低交通成本。本发明具有高效性、可靠性。

技术领域

本发明涉及一种交通管理技术，特别涉及一种面向多目标的城市紧急救援交通信号恢复过渡方法。

背景技术

由于紧急救援信号优先会对社会交通流产生扰动，如何在信号系统的运行中实现高效的信号过渡变得越来越重要，无论是对紧急救援信号过渡，还是对于自适应控制，都会由于信号的改变或者整个配时方案的切换而导致交叉口交通流运行紊乱，直接进行信号切换不仅带来巨大的安全隐患，并且导致通行效率的急剧下降。特别对于饱和度较大的早晚高峰来说，必须采取合理的信号过渡策略，否则将导致道路的极度瘫痪。因此，急需建立并实现一种快速、平稳、实用的交通信号过渡方案，从而保证交通流平稳连续的运行。

有关信号过渡的研究成果颇丰，国外学者在紧急车辆优先的条件下，考虑出口控制和转换方法,研究了很多信号过渡方法，使用了Shortway、Smooth、Dwell等过渡算法进行相关仿真实验。随着国内对交通信号过渡的重视，有关学者对救援信号优先及恢复方案的研究中也取得了一定的进展，仿真试验不同的恢复策略的效率，建立紧急救援车辆信号优先和信号恢复的转换过程。但是，这些信号过渡研究的场景比较理想化，没有考虑交通量变化较大的情形，实际过程中可能会造成较大的延误。

面向多目标的信号恢复过渡方法，既要考虑交叉口的公平效益，也要实现紧急车辆先行。因此，本领域的技术人员致力于开发一种符合我国国情的面向多目标的紧急救援信号恢复过渡方式。

发明内容

本发明是针对现有城市交叉口相位因紧急救援信号优先造成延误较大的影响的问题，提出了一种面向多目标的城市紧急救援交通信号恢复过渡方法，利用TSIS进行仿真验证，提出了以选取排队长度差异性和车均延误为目标，运用功效函数评分法建立的紧急救援多目标信号过渡优化模型；采用变异系数法确定相关模型的变量权重，并用遗传算法对其求解。最后采用微观交通仿真软件TSIS对协调对象进行仿真验证，结果表明该方法比传统的三种过渡方案效果更好，车均延误和排队长度平均减少13.82％和13.65％。

本发明的技术方案为：一种面向多目标的城市紧急救援交通信号恢复过渡方法，首先选取排队长度差异性和车均延误为紧急救援信号过渡目标，建立两个过渡目标的过渡优化模型，通过功效函数法建立两个过渡目标的综合评价模型，再利用变异系数法确定选取的两个过渡目标参数权重，建立紧急救援过渡模型的多目标评价函数模型；最后经过遗传算法求解紧急救援过渡模型的多目标评价函数模型的最优解集，即得到紧急救援多目标信号过渡优化方案。

所述建立紧急救援过渡模型的多目标评价函数模型具体步骤：在建立两个过渡目标的过渡优化模型基础上，进行排队长度差异性分析，得到最适合当前交叉口的差异性最小的排队长度；然后以路径车均延误最小为控制目标，建立基于车均延误最小的非线性约束函数模型；最后，结合排队长度和车均延误利用功效函数评分法建立两个过渡目标的综合评价模型，并采用变异系数法赋予两个过渡目标的权重，建立紧急救援过渡模型的多目标评价函数模型，把多目标规划问题转化为单目标规划问题。

所述遗传算法求解步骤如下：

(1)确定遗传算法基本参数值，包括适应度函数选取，以排队长度差异性和车均延误组成的功效函数分值最大为适应度函数，确定交叉概率，变异概率，种群规模，迭代次数；