[发明专利]一种基于相邻周期流量差值预测的自适应信号控制方法

权利要求书

1.一种基于相邻周期流量差值预测的自适应信号控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设置相位控制方案中相位相序，并计算相位末的黄灯时长以及相位末的全红时长；

步骤1中所述相位末的黄灯时长为A_m，相位末的全红时长为r_m，具体计算如下：

m∈(1,N_D)

式中：

A_m为第m相位末的黄灯时长，单位为s；

t＝1s为驾驶员反应时间；

v₈₅为85％车速即合理的车速限制值，单位为m/s；

a为汽车减速度，单位为m/s²；

g为坡度；

r_m为第m相位末的全红时长，单位为s；

w为从停车线到远端对向冲突车道的距离，单位为m；

l为汽车标准长度，5≤l≤6，单位为m；

P为从停车线到远端冲突行人过街横道的距离，单位为m；

v₁₅为15％车速，单位为m/s；

N_D为交叉口D相位控制方案中的相位数量；

步骤2：以周期为单位检测不同相位内各车道组在一个信号周期内通过的车流量，根据前四个周期的车流量计算相邻周期的车流量差值得到3个实际车流量差值，并根据其变化趋势计算下一个周期的车流量差值预测值以得到下一个周期的车流量预测值；

步骤2中所述相邻周期的实际车流量差值为：

步骤2中所述下一周期第m相位第k车道组的车流量差值预测值为：

步骤2中所述下一周期第m相位第k车道组的车流量的预测值为：

步骤2中所述下一周期第m相位的车流量的预测值为：

式中：

为第i个周期与第i-1个周期第m相位第k车道组的车流量差值；

为第i个周期第m相位第k车道组的车流量；

为第i个周期与第i-1个周期第m相位第k车道组的车流量差值的预测值；

为第i个周期与第i-1个周期第m相位的车流量差值的预测值；

为第i个周期第m相位第k车道组车流量的预测值；

为第i个周期第m相位车流量的预测值；

N_c为交叉口一天24小时的周期数量；

N_m为交叉口m相位的车道组数量；

N_D为交叉口D相位控制方案中的相位数量，且交叉口每个周期中相位数量均为N_D；

步骤3：若周期除以3余数为1时，结合周期流量预测值，根据韦伯斯特最佳周期公式计算信号周期，以分配各相位的有效绿灯时长；

步骤3中所述各相位有效绿灯时间为第m相位的有效绿灯时长为：

其中：

式中：

N_c为交叉口一天24小时的周期数量；

N_m为交叉口m相位的车道组数量；

N_D为交叉口D相位控制方案中的相位数量，且交叉口每个周期中相位数量均为N_D；

gⁱ_m为第i周期第m相位的有效绿灯时长，单位为s；

Cⁱ_o为第i周期的最佳信号周期时长，单位为s；

L为周期内所有相位的总信号损失时间，单位为s；

Yⁱ为第i周期所有相位的关键车道组的流率比之和；

yⁱ_m,k为第i周期第m相位第k车道组的流率比；

为第i个周期第m相位第k车道组车流量的预测值，单位为pcu/h；

Sⁱ_m,k为第i个周期第m相位第k车道组的饱和流率，单位为pcu/h；

yⁱ_m,max为第i周期的第m相位的关键车道组的流率比；

A_m为第m相位末的黄灯时长，单位为s；

r_m为第m相位末的全红时长，单位为s；

输出交叉口第i个周期信号控制方案为Cⁱ_o、各相位有效绿灯时长gⁱ_m、各相位黄灯时长A_m以及各相位全红时长r_m；

步骤4：若周期i除以3余数为0或2时，根据视频检测器检测到的上周期各相位的滞留车辆数、下一周期的流量差值的预测值，计算各相位绿灯延长时间、各相位绿灯时长的预测值以及周期时长；

步骤4中所述各相位绿灯延长时间为：

步骤4中所述各相位绿灯时长的预测值为：

步骤4中所述周期时长为

式中：

N_c为交叉口一天24小时的周期数量；

N_D为交叉口D相位控制方案中的相位数量，且交叉口每个周期中相位数量均为N_D；

为第i-1周期末第m相位的滞留车辆；

为第i个周期与第i-1个周期第m相位流量差值的预测值；

为相对于第i-1周期，第i周期第m相位绿灯延长时间的预测值；

为第i周期第m相位绿灯时长的预测值；

为第i-1周期第m相位绿灯时长的实际值；

Cⁱ_o为第i周期的最佳信号周期时长，单位为s；

L为周期内所有相位的总信号损失时间，单位为s；

A_m为第m相位末的黄灯时长，单位为s；

r_m为第m相位末的全红时长，单位为s；

输出交叉口第i个周期信号控制方案为Cⁱ_o、各相位预测的绿灯时长各相位黄灯时长A_m以及各相位全红时长r_m。