[发明专利]一种基于车辆平均延误的区域交通协调优化控制系统和方法

权利要求书

1.一种基于车辆平均延误的区域交通协调优化控制系统，其特征在于，包括路口节点和区域协调控制节点；

所述路口节点，用于采集本地交通流状态信息并执行该路口配时方案；

所述区域协调控制节点，用于采集区域路网交通流状态，协调各路口的控制及输出各路口配时方案；

所述区域协调控制节点包括交通信息采集模块、协调优化模块和配时方案输出模块；

所述交通信息采集模块，用于采集路网中的交通流状态；

所述协调优化模块，用于通过多路口协调控制器协调优化各路口的信号配时方案；

所述配时方案输出模块，用于将所述协调优化模块协调的配时方案输出给各路口节点执行。

2.一种基于车辆平均延误的区域交通协调优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤；

步骤S1、初始化交通配时方案；

步骤S2、判断是否达到交通流状态的采样周期，若没有达到，则各路口以当前配时方案运行，若达到，则各路段上的感应器采集各路段的交通流信息并传输至就近的路口节点；

步骤S3、区域协调控制节点的信息采集模块采集各路口节点接收到的各路口交通流状态信息，获取区域路网交通流状态信息；

步骤S4、协调优化模块根据区域路网交通流状态信息通过区域交通信号协调优化目标函数和优化算法计算协调优化各路口交通信号，产生优化配时方案；

步骤S5、配时方案输出模块将协调优化模块产生的优化配时方案传输给各路口节点并执行，循环步骤S2-步骤S5。

3.根据权利要求2所述的一种车辆平均延误的区域交通协调优化控制方法，其特征在于，所述步骤S4中区域交通信号协调优化模型为：

根据车辆延误模型获取车辆的平均延误时间，公式为

其中，PI为车辆平均延误，分子部分表示总延误，分母部分表示总的车流量；

N_c表示观测周期个数；N_i，phase表示第i交叉口的相位数量；N_i，j，flow表示第i个交叉口第j个相位的交通流集合；分别表示区域外部、内进口道某一方向交通流的平均延误时间，为对应的交通流量；

其约束条件为：

其中，N_cross表示交叉口集合，T_i为区域内的第i交叉口的周期时长，T_min、T_max分别为T_i的最小、最大约束；λ_i，j表示第i个交叉口第j个相位中的绿信比，λ_min，i，j、λ_max，i，j分别为λ_i，j的最小和最大约约束；分别相邻交叉口间的上行相位差和下行相位差；

区域交通协调优化控制目标为使PI最小，则目标函数为：

4.根据权利要求2所述的一种车辆平均延误的区域交通协调优化控制方法，其特征在于，所述步骤S4中优化算法采用混沌遗传算法，其具体算法步骤如下：

步骤S41、采用Tent映射构造混沌序列，将混沌序列映射到变量空间，组成染色体序列，对种群进行初始化；

步骤S42、计算种群中个体适应度值；通过适应度函数计算各个个体的适应度值，并判断是否满足终止条件，若满足，则终止循环，并输出结果；否则，执行步骤S43；

步骤S43、遗传操作对父代进行选择、交叉、变异操作，产生子代个体；

步骤S44、对子代适应度较小的10％的个体加入混沌扰动，“放大”控制变量的取值范围，并将结果与未进行扰动的子代合并产生新一代种群，之后转步骤S42。

5.根据权利要求4所述的一种车辆平均延误的区域交通协调优化控制方法，其特征在于，所述步骤S41中采用Tent映射，其表达式为:

当x_k＝0或者x_k＝2/3时，x_k+1＝x_k，0和2/3为不动点；

为了不趋向不动点，引入随机方程的方法改进Tent映射，则混沌表达式修改为：周期以内的小循环)，混沌表达式改为：

x_k+1＝(2*x_kmod1)+ρ ρ∈(0，0.1)；

混沌扰动方法为：

δ′_k＝(1-θ)δ^*+θδ_k

其中，δ^*为当前劣解映射到[0，1]区间后形成的向量，称为最劣混沌向量；δ_k为当前迭代k次的混沌向量；δ′_k为加了随机扰动后对应的混沌向量；k为迭代次数。