[发明专利]基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法

权利要求书

1.一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取具有多方向绿波设计需求的路段的几何参数以及交通参数；

步骤2、根据路段的几何参数与交通参数构建以多方向绿波带宽加权和为目标的优化模型，调整交叉口信号相位结构，确定绿波权重，求解优化模型，得到优化后的交叉口信号周期、相位差、信号相序以及车辆行驶速度，优化模型为多方向的车流形成绿波；

步骤3、根据优化模型所求解的交叉口信号周期、信号相序和相位差，对现实路网的信号控制参数进行调整，并通过路侧设备对绿波优化路段的具有不同行驶方向的车流发布对应的车辆行驶速度；

步骤2中优化模型的约束包括：交叉口对相互约束、周期内约束、行驶时间约束、绿波带宽上下限约束以及信号周期上下限约束；

步骤2中优化模型的目标表示为：

其中，E为优化模型的优化目标，k和h为交叉口编号，i和j为上行和下行绿波编号，b_i,(k,h)和分别为交叉口对(k,h)之间的上行方向绿波与下行方向绿波，优化模型中的上行方向为自西向东和自南向北，s和l分别表示上行方向直行通直行与直行通左转绿波，和分别表示下行方向直行通直行与直行通左转绿波，规定由k指向h为上行方向；为交叉口对(k,h)之间的第i个上行绿波的权重，为交叉口对(k,h)之间的第j个下行绿波的权重，这两个权重大小分别根据交叉口对(k,h)之间的第i个上行绿波、交叉口对(k,h)之间的第j个下行绿波所服务车流流量大小确定，正比于流量；K_pair为交叉口对集合；|K_pair|为交叉口对集合的大小。

2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤1中获取的路段的几何参数包括交叉口间距，交通参数包括车辆行驶速度上下限、交叉口信号相位周期上下限，各相位长度和各方向流量以及有绿波需求的相邻交叉口对。

3.根据权利要求1所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤2中调整交叉口信号相位结构是指：将所有拥有绿波需求的交叉口相位方案设为单进口放行。

4.根据权利要求1所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤2中交叉口对相互约束表示为：

其中，θ_k和θ_h为第k个交叉口和第h个交叉口的相位差；w_i,(k,h),k和分别为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波和第j个下行方向绿波在第k个交叉口位于绿波前部的绿灯时长；w_i,(k,h),h和分别为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波和第j个下行方向绿波在第h个交叉口位于绿波前部的绿灯时长；r_i,(k,h),k为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度；r_i,(k,h),h为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度；为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；t_i,(k,h)为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波从第k个交叉口到第h个交叉口之间的旅行时间；为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波从第k个交叉口到第h个交叉口之间的旅行时间；n_i,(k,h),k代表交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处的整数变量；代表交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处的整数变量；n_i,(k,h),h代表交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处的整数变量；代表交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处的整数变量；τ_i,(k,h),h为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处的初始排队清空时间；为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处的初始排队清空时间；K为交叉口集合。