[发明专利]一种基于分段绿波的长干线交叉口信号协调控制方法

说明书

本发明公开了一种基于分段绿波的长干线交叉口信号协调控制方法，包括以下步骤：输入长干线交叉口相关信息，规定长干线信号控制限制数据；在双向绿波控制模型的基础上，引入状态变量描述各交叉口是否为绿波分段点；根据同一子段内部交叉口与不同子段之间交叉口的带宽关系与绿波带传递关系，调整模型中的带宽约束与整环约束，识别相邻交叉口相连关系，以所有交叉口带宽总和最大化为目标，构建长干线分段绿波协调控制优化模型；求解模型，输出相关控制参数，获得长干线分段绿波控制方案。本发明从交通流特性出发，对长干线交叉口进行灵活组合，解决了长干线双向绿波控制难以获得可行带宽的问题，提高了传统绿波控制方法的适应性。

技术领域

本发明涉及交通管理与控制中信号控制领域，具体涉及一种基于分段绿波的长干线交叉口信号协调控制方法。

背景技术

干线绿波控制是通过合理设定干线交叉口的相位差与相序等控制参数，使得车队能够在该干线上实现连续通行，是提升交通效率、缓解交通拥堵的关键交通控制方法之一。在干线绿波优化模型中，干线内每一交叉口的流量状态都会对干线控制效果产生影响，因此，干线所包含的交叉口越多，约束条件越多，则带宽越小，甚至无可行解。对此，不难想到可以将长干线拆分成若干短干线绿波组合的形式，从而完成整体交叉口协调控制。以MAXBAND模型为基础发展的干线绿波协调控制理论与方法已经较为成熟，但关于长干线分段绿波控制的研究较少，对长干线分段方法方面的研究不够全面。当需要进行绿波控制的交叉口数量较多时，受每个交叉口的交通状态约束，绿波带宽往往较小，难以实现理想的控制效果。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于分段绿波的长干线交叉口信号协调控制方法，在适当的位置打断绿波带，将长路段划分为若干子段进行绿波控制，每个子段的带宽与长路段带宽总和均能够得到较大的提升。通过对长干线每一交叉口标注状态变量的方式，使得相邻交叉口能够灵活组合，在带宽优化过程中综合考虑子段交叉口的组合形式，同步获得最优的长路段分段方法与实际绿波带宽总和。

技术方案：为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于分段绿波的长干线交叉口信号协调控制方法，包括以下步骤：

(1)输入长干线交叉口相关信息，包括：长干线交叉口数量、各交叉口绿波所在相位的红绿灯时长、交叉口间距、各交叉口排队清空时长数据；

(2)规定长干线信号控制限制数据，包括：最大分段数、下行绿波带宽相对于上行绿波带宽的权重、公共周期时长的上下限、绿波速度及速度变化的上下限；

(3)在双向绿波控制模型的基础上，引入状态变量描述各交叉口是否为绿波分段点；根据同一子段内部交叉口与不同子段之间交叉口的带宽关系与绿波带传递关系，调整模型中的带宽约束与整环约束，识别相邻交叉口相连关系，以所有交叉口带宽总和最大化为目标，构建长干线分段绿波协调控制优化模型；

(4)求解步骤(3)构建的模型，输出相关控制参数，包括：公共周期时长、长干线分段方案、绿波分段点、各段最大带宽、各路段推荐绿波速度、各交叉口相对相位差、左转相序，获得长干线分段绿波控制方案。

进一步的，所述步骤(3)，构建长干线分段绿波协调控制优化模型，具体如下：

为长干线上每一交叉口设置状态变量n_i用于记录子段划分信息：当n_i＝0，表示交叉口i为任意子段的首个交叉口；当n_i＝1，表示交叉口i不是任何子段的首个交叉口；当长干线内有c个交叉口的状态变量为0，则该干线被分为c个子段；

长干线分段满足式(1)和(2)的约束，其中N表示长路段交叉口总数；

n₁＝0 (1)

相邻交叉口之间的带宽约束表示为式(3)和(4)：