[发明专利]基于实时路况的信号绿波协调路线优化控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于实时路况的信号绿波协调路线优化控制方法，其步骤如下：

S1、获取路网信息、实时路况交通数据、信号机控制方案数据；

S2、基于模糊理论，构建绿波协调有效性综合分析模型，计算路段绿波协调的有效性；

S3、基于改进的层次聚类算法对绿波协调有效性较高的路段进行聚类，自动生成协调路线；其中步骤S3的具体步骤如下：

S3.1、根据路段上下游路口信息及车道功能，确定车辆在路段之间能否通行，构建路网可达矩阵；

S3.2、统计近N个周期路段交通数据，计算绿波协调有效性和交通数据相似性，并填入路网可达性矩阵，构建绿波协调路段相似度矩阵；其中步骤S3.2的具体步骤如下：

计算各路段连续N个信号周期上下路口游理论周期偏差平均值、路段饱和度平均值、路段行程时间偏差平均值；归一化后，将其输入绿波协调有效性综合分析模型，得到各路段的绿波协调有效性；

过滤绿波协调有效性分级rank为B和C的路段，构建路网绿波协调候选路段集合U；计算集合U中各路段之间的转向车道流量，并标记流量占比最大的关键车道；遍历路网可达矩阵中元素，筛选具有上下游关系且均存在于集合U中的路段组合X→Y，计算X到Y路段的转向流量与Y路段关键车道流量的欧式距离：

其中，D_X-＞Y为路段X与Y的欧式距离相似度，f_X-＞Y为X到Y路段的转向流量，为Y路段的关键流量；

若路段具有上下游关系但任意一方不在绿波协调候选路段集合中，令：

D_X-＞Y＝∞

将计算出来的路段交通流量欧式距离相似度填入路网可达矩阵对应位置，得到绿波协调路段相似度矩阵KD；

S3.3、基于层次聚类算法，对绿波协调路段相似度矩阵中的路段进行聚类，生成具有绿波协调有效性的路线；其中步骤S3.3的具体步骤如下：

(1)确定路段对象允许合并最小欧式距离差ΔD；

(2)遍历绿波协调路段相似度矩阵KD中元素，找到最小值；

(3)将最小值元素对应的路段对象合并，生成组合路段对象，组合路段对象的上游路口为组合中未连接上游路段的路段的上游路口，下游路口为组合对象中未连接下游路段的路段的下游路口；

(4)计算组合路段和其他路段的交通流量欧式距离，将组合路段中的路段对象从绿波协调路段相似度矩阵KD中去除，替换成组合路段对象，重新生成绿波协调路段相似度矩阵KD；

(5)重复步骤(2)～(4)，直到矩阵中没有元素小于ΔD；

(6)绿波协调路段相似度矩阵KD中的路段组合对象即为适合开启绿波协调的路线；

S4、基于互联网实时路段速度数据，对协调路线整体协调方案进行优化，并下发协调命令；其中步骤S4的具体步骤如下：

S4.1、基于路段当前时段的离线设计协调方案，计算优化后协调方案相位差参数；

具体为：筛选步骤S3生成的协调路线中需求周期最大的路口，标记为核心路口；以核心路口为中心，核心路口的上游路段设计相位差值设定为负值，核心路口下游路段相位差设定为正值；协调路线的周期时长采用核心路口的理论最佳周期时长，各路段相位差为路段长度和实际平均车速的商：

得到整条协调路段的相位差序列：

T＝[-t₁,-t₂,...,-t_k,t_k+1...,t_n-1]

其中，-t₁为协调路线起始路口与下游路口的相位差参数，-t_k为协调路线核心路口上游协调路口与核心路口的相位差参数，t_k+1为协调路线核心路口下游路口与核心路口的相位差参数，n为协调路线总路口数量；

S4.2、构建信号机绿波协调系统命令，下发至信号机系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于实时路况的信号绿波协调路线优化控制方法，其特征在于：步骤S1中所述路网信息包括：路口属性、路段属性、车道属性、以及三者之间的从属关系数据；所述实时路况交通数据包括路段车辆速度数据、各流向车道流量、饱和度；所述信号机控制方案数据为信号机协调方案数据。