[发明专利]一种城市道路交叉口信号控制多目标优化方法

摘要

一种城市道路交叉口信号控制多目标优化方法，包括以下步骤：步骤1：车辆尾气排放建模：车辆尾气排放造成的经济损失是各种污染物的经济损失之和；步骤2：车辆燃料消耗建模：按照汽油价格将燃料消耗转化成经济损失；步骤3：车辆延时建模；步骤4：建立多目标优化函数：将车辆尾气排放、车辆燃料消耗、车辆延时三种损失情况相结合，构造多目标优化函数；步骤5：采用多搜索策略组合的免疫多目标优化算法训练，得到最优解；步骤6：根据所述最优解，输出最优信号配时方案。本发明适应性强、可行性强、实效性高、易用性强和实用价值高。

主权项

1.一种城市道路交叉口信号控制多目标优化方法，其特征在于：所述优化方法包括以下步骤：步骤1：优化指标建模选择车辆尾气排放、车辆燃料消耗、车辆延时作为城市道路交叉口信号控制的优化指标，并将其转换成经济损失，分别以表示；步骤2：建立多目标优化函数将车辆尾气排放、车辆燃料消耗、车辆延时三种损失情况相结合，构造多目标优化函数，得到多目标融合的综合经济损失函数如下：其中，C_t为总的经济损失，α、β、γ分别为车辆尾气排放、车辆燃料消耗、车辆延时三种损失情况所占权重，满足α+β+γ＝1；步骤3：采用多搜索策略组合的免疫多目标优化算法对输入的多种信号配时方案进行训练，得到固定配时方案下的最优权重；步骤4：根据所述最优权重，输出最优信号配时方案；所述步骤1中，优化目标建模具体过程如下：1.1)车辆尾气排放建模车辆尾气排放造成的经济损失是各种污染物的经济损失之和，设交叉口信号控制时的各污染物数量为N_ci，i为第i种污染物，则信号控制时的经济损失为：C_e＝∑_i(p_i*N_ci)(2)其中，p_i为第i种污染物的单价；为减小与无信号控制时的经济损失差异，将车辆尾气排放经济损失定义如下：其中，N_fi为交叉口自由流条件下第i种污染物的数量；1.2)车辆燃料消耗建模按照汽油价格将燃料消耗转化成经济损失，如下式所示：其中，p_g为汽油平均价格，N_g为信号控制时的燃料消耗总量，θ为汽油平均密度；同理，为减小与无信号控制时的经济损失差异，将车辆燃料消耗经济损失定义为下式：其中，N_fg为交叉口自由流条件下燃料消耗总量；1.3)车辆延时建模设城市平均薪资水平为S，D_c为交叉口信号控制时的车辆总延时，不同类型车辆占比为ε_k，k＝1,…,K为车辆类型总数，V_k为类型k的车辆能容纳乘客数量，则车辆延时的经济损失为：同理，为减小与无信号控制时的经济损失差异，将车辆延时经济损失定义为下式：其中，D_f为交叉口自由流条件下的车辆总延时。