[发明专利]一种基于MFD的路网可拓展区域控制方法

说明书

本发明提供一种基于MFD的路网可拓展区域控制方法，该方法通过对交通子区进行划分出核心区域与邻近区域，得到不同区域的MFD性质，利用核心区与临近区的交通路网自身MFD属性，得到当整体路网交通情况趋于一致时，邻近区的可增加的路网容纳能力；假使核心区采取交通控制，判断核心区的溢出车辆数；核心区的车辆数会涌入邻近区，则可以得到当邻近区域的可增加容纳车辆数逼近核心区的溢出车辆数时的交通控制措施，即是核心区所采取的绿灯压缩时间；对核心区实施绿灯压缩下的交通控制，使之核心区与邻近区的交通状态趋于一致；形成一种新的拓展区域，从而通过这种交通路网的可拓展区域控制策略提高整体路网的交通性能。

技术领域

本发明涉及城市道路交通信号控制领域，特别涉及到一种基于宏观基本图的路网可拓展区域控制方法。

背景技术

随着城市交通的快速发展，交通拥堵现象是愈演愈烈，即是已经了成为交通研究中需要亟待解决的问题。从主次矛盾来看，拥堵范围较大，拥堵烈度较强，拥堵影响较广的城市交通核心区是整个交通拥堵现象的关键之处。从交通拥堵的成因来看，交通拥堵与交通需求有关，当路网的通行能力达到上限时便会出现拥堵现象，随着路网涌入的车辆越来越多，路网内的拥堵愈发严重，这直接导致了路网内的车流量的迅速降低。这种直接由于基础路网的自身性质带来的交通流量与已经涌入车辆数的相互关系的现象被研究者称之为宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram，简称为MFD)。在解决交通拥堵现象中，管理者常常从微观而具体的车辆入手，采取限行，拥堵收费等等管理措施。这些措施通常涉及到部分的交通参与者，一旦实施就会影响到交通的方方面面，难以对整体的交通状态做一个宏观刻画。为了对交通状态进行宏观控制，研究者采用了MFD作为一个工具来辅助对交通网络的研究。

发明内容

在考虑到交通控制策略多是一种确定性的控制策略，多是在受控区域的边界交叉口进行流量控制，本发明提出了一种形成可变区域的交通控制策略，提高整个路网的交通效率。如果拥堵核心区采取交通控制，势必造成交通溢出，这些溢出的车辆涌入邻近的交通区域；如果邻近区域没有足够的储存空间，则其交通效率就会被降低，相反则与拥堵区域采取交通控制的措施相契合。基于此，本发明将考虑边界控制的约束条件，以MFD作为研究路网交通状态的工具，通过路网自身的基本属性判断邻近区域在核心区采取交通控制时的交通状态，提出了一种形成可变区域的交通控制策略，提高整个路网的交通效率。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于MFD的路网可拓展区域控制方法，该方法依次包括如下步骤：

(1)计算边界路段处溢出车辆数

假设边界交叉口i的周期时长为C_i，绿灯损失时间为L_i，主要相位饱和流率为S_i，相位车辆的到达率为q_i,相位流量y_i与交叉口总流量Y_i之比为w_i＝y_i/Y_i；

核心区未采取交通控制策略时

Q_in＝C_iq_i-(C_i-L_i)w_iS_i

Q_ib＝[C_iq_i-(C_i-L_i)w_iS_i]n

其中，Q_in为主要相位每周期绿灯结束后剩余的车辆数，Q_ib为在n个周期内剩余的车辆数；

核心区域采取交通控制策略后，总共在n个周期内，每周期压缩绿灯时间为Δt_i，则每周期该相位增加的排队车辆数为则在这n个周期内共增加排队车辆数为