[发明专利]一种基于轨迹数据的干线交叉口协调控制方法

说明书

本发明涉及一种基于轨迹数据的干线交叉口协调控制方法，该方法采集干线交叉口车辆运行数据，分析获得车辆轨迹与相位差之间的关系，考虑交叉口排队影响因素，建立以协调车流总延误最小为目标的相位差优化模型，获得最优相位差方案，根据该最优相位差方案实现干线交叉口协调控制。与现有技术相比，本发明使用轨迹数据建立干线协调相位差优化模型，避免了固定检测数据在交通信号控制优化中存在的精度低、空间覆盖不足等问题，并进一步考虑了交叉口原始排队情况对协调效益的影响，更符合整条干线车流的实际运行情况，相比传统方法能够有效降低干线协调车流延误，提升干线协调效益。

技术领域

本发明涉及干线交叉口协调控制及浮动车轨迹数据应用领域，尤其是涉及一种基于轨迹数据的干线交叉口协调控制方法。

背景技术

随着现代城市道路交通量的快速增长、路网密度的逐渐增大，交叉口之间的相关性日益明显，交叉口控制也逐渐从单个交叉口各自为政演变为各个交叉口相互关联的控制形态。干线协调控制一方面可以使干线上的车流更容易形成车队，使得交通流平稳运行，另一方面还有提高车辆在整个路网的通行效率，避免排队溢出、控制拥堵蔓延等作用。

目前的城市交通信号协调控制系统主要基于线圈、地磁等固定检测数据。固定检测数据属于“点”检测数据，只能检测交叉口或某一断面的交通信息，难以获取车流在整个干线区域的运行情况。此外，固定检测器易损坏、造价高的问题也往往导致其收集的交通信息存在精度低、完备性不足的问题。随着交通信息发布精准化与交通管理精细化的需求日益增长，仅仅基于固定检测数据的交通控制优化方法在空间覆盖以及计算精度上均存在一定不足。随着GPS技术的不断进步与广泛应用，高质量的车辆轨迹数据资源日益丰富，交通控制系统对固定检测数据的依赖将大大降低，而轨迹数据在交通控制优化中的应用正受到广泛关注。但现有研究主要基于固定检测数据或轨迹数据推算车辆到达分布、行程时间等参数，或基于仿真的方法来优化干线相位差，其实质上是间接地对车辆行驶过程进行研究，还存在一定误差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于轨迹数据的干线交叉口协调控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于轨迹数据的干线交叉口协调控制方法，该方法采集干线交叉口车辆运行数据，分析获得车辆轨迹与相位差之间的关系，考虑交叉口排队影响因素，建立以协调车流总延误最小为目标的相位差优化模型，获得最优相位差方案，根据该最优相位差方案实现干线交叉口协调控制。

进一步地，所述相位差优化模型为基于离散场景的随机线性规划模型，所建立的目标函数表达式为：

其中，p(h)为离散场景h的发生概率，表示离散场景h下车辆n在交叉口i的第j个转向的预测停车延误，CO_N为干线所有协调方向车辆编号集合，CO_I为干线所有协调方交叉口编号集合，CO_J为干线所有协调转向集合，Ω为样本空间。

进一步地，所述相位差优化模型的约束条件包括交叉口原始排队情况预测约束和轨迹变化情况预测约束。

进一步地，所述交叉口原始排队情况预测约束通过以下方式获得：

基于历史排队轨迹，提取交叉口原始排队情况的排队特征参数，对不同相位差下的交叉口原始排队情况进行分析，获得排队特征参数修正约束。

进一步地，所述排队特征参数修正约束的获取步骤具体包括：

11)判断交叉口原始状态是否存在排队，若是，则执行步骤12)，若否，则执行步骤13)；

12)在不同相位差方案下确定不同的排队特征参数修正，具体地，