专利名称：基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法
技术领域：
本发明涉及智能交通技术领域，特别是一种基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法。
背景技术：
车辆的大量普及给我们带来了方便，也同时导致许多交通问题以及一些附属危机，整个世界都急待解决这些难题。交通问题在大中型城市中尤为严重，而对于它们而言， 整体的建筑规划已经定型，很难在“硬件”上提高道路的通信效率。信号灯控制是智能交通系统中最重要的功能子模块之一，也是提高交通系统效率的最重要手段之一，相关学者已经提出了许多应用于信号灯控制系统的算法理论，主要有神经网络、遗传算法和模糊控制等，但他们普遍存在计算复杂、容错性差、扩展难度大、实时性差等缺点。另外，现有系统都是着眼于信号灯的配时优化，即，限定在对信号灯的周期长、绿信比、相位差这三个基本控制属性的计算，无法达到理想的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法，相对于其他一些智能算法的应用，该方法的结构简单，性能稳定，具有良好的可修改性和可扩展性。本发明采用的技术方案是一种基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤
(1)基于数字荷尔蒙原理，进行路段引力信息更新与荷尔蒙浓度的更新；
(2)计算交叉口信号灯分配的时间，并结合信号灯控制规则，得出该交叉口的信号灯配时方案；在步骤(1)基础上，每个车辆根据路段的引力信息选择引力最大的路段作为下一条行驶路段；
(3)返回步骤(1)。本发明设计一种基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法，将数字荷尔蒙原理应用于交通协调控制中，充分考虑了交通分配和信号控制的动态特性，建立了交通诱导和信号灯协调控制模型，应用于解决城市交通分配和信号控制的协调问题。该方法是一种完全分布式的控制方法，可以很好的解决交通系统的不确定性、随机性、非线性、局部性等特点，此外，相对于其他一些智能算法的应用，该方法的结构简单，性能稳定，具有良好的可修改性和可扩展性。
图1是本发明实施例的交通流分配流程示意图。图2是信号灯控制流程示意图。
具体实施例方式本发明是基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法，请参考图1和图2，该方法包括以下步骤
(1)基于数字荷尔蒙原理，进行路段引力信息更新与荷尔蒙浓度的更新，路段引力信息更新通过如下方法进行为路段的拥挤度设置一个抑制域L，路段按一定的衰减规律向抑制域内的其他路段广播自己的密度K，接受路段在收到该信息后，将其保存为K’，在计算路段I时，将其K与K’按K+α Σ K’为权值)相加，作为该路段的总负荷度。设定、为j路段的抑制因子，计算公式为 Ij =OK/(Kmax-K)，
其中C表示畅通情况下的通行代价，K表示车流密度(辆/km)，Kmax表示路段最大车辆密度；
设定Ai*某路段的吸引因子，用路径的最小代价表示，吸引因子是由路网本身的特性决定的，在路网内的路段物理条件不变的情况下，吸引因子Ai保持不变； 设定Mi表示第i个路段的吸引力，则路段i引力更新的计算公式如下
Mi=EtAi-Wj ；其中a、b为权值； 通过如下方法更新路口荷尔蒙浓度以及本地信息重新获得计算所需的相关数据，包括路口荷尔蒙浓度，相邻路口的信号灯情况，以及相邻路口和本交叉口的车流量和等待车辆数。其中路口荷尔蒙浓度用路口的停车量表示，它包括两个方面一是本车道停车量，本车道的停车量越大说明给车道的绿灯紧急度越高，就越需要获得绿灯权限；二是车道口停车量，某车道出口的停车量制约着给车道获得绿灯。(2)计算交叉口信号灯分配的时间，并结合信号灯控制规则，得出该交叉口的信号灯配时方案。其中交叉口的信号灯配时方案通过如下公式进行
P(B)CilS, V, H)
式子表示路网中的每个路口根据相同的机率函数P来选择它的信号灯显示方案B，其中，B表示信号灯的显示方案。对交叉口的各个方向的左转和直行方向(右转为永久通行车道，不做考虑)的车道，分别设置它们的权限，即通行或禁行，以及通行时间。Ci表示连接相邻交叉口第i路段的信息道路的长度，车道数，各车道通行能力、 设计车速。S表示相邻交叉口的信号灯显示情况。每个交叉口的信号灯显示方案会影响到相邻交叉口的车流量，从而进一步影响相邻交叉口信号灯显示方案的计算。V表示交叉口前一控制方案信息。H:路口停车量。(3)返回步骤(1)。以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤(1)基于数字荷尔蒙原理，进行路段引力信息更新与荷尔蒙浓度的更新；(2)计算交叉口信号灯分配的时间，并结合信号灯控制规则，得出该交叉口的信号灯配时方案；在步骤(1)基础上，每个车辆根据路段的引力信息选择引力最大的路段作为下一条行驶路段；(3)返回步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法，其特征在于所述路段引力信息更新为路段的拥挤度设置一个抑制域L，路段按一定的衰减规律向抑制域内的其他路段广播自己的车辆密度K，接受路段在收到该信息后，将其保存为K’，然后将K与 K’按Κ+ΛΣ K’相加，作为该路段的总负荷度，其中《力权值；设定、为j路段的抑制因子，计算公式为Ij =OK/(Kmax-K)，其中C表示畅通情况下的通行代价，K表示车流密度(辆/km)，Kmax表示路段最大车辆密度；设定Ai*某路段的吸引因子，用路径的最小代价表示，吸引因子是由路网本身的特性决定的，在路网内的路段物理条件不变的情况下，吸引因子Ai保持不变；设定Mi表示第i个路段的吸引力，则路段i引力更新的计算公式如下Mi=EtAi-Wj ；其中a、b为权值；所述荷尔蒙浓度的更新用路口的停车量表示交叉口的荷尔蒙浓度，通过重新获取路口的停车量数据来更新荷尔蒙浓度；所述路口的停车量包括两个方面一是本车道停车量；二是车道口停车量。
3.根据权利要求1所述的基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法，其特征在于所述计算路口的配时方案按以下方法进行P(B)CilS, V, H)式子表示路网中的每个路口根据相同的机率函数P来选择它的信号灯配时方案B，其中，B表示信号灯的配时方案对交叉口的各个方向的左转和直行方向的车道，其中右转为永久通行车道，不做考虑，分别设置它们的权限，即通行或禁行，以及通行时间；Ci表示连接相邻交叉口第i路段的信息道路的长度，车道数，各车道通行能力、设计车速；S表示相邻交叉口的信号灯显示情况每个交叉口的信号灯配时方案会影响到相邻交叉口的车流量，从而进一步影响相邻交叉口信号灯配时方案的计算；V表示交叉口前一配时方案信息；H:路口停车量。
全文摘要
本发明涉及一种基于数字荷尔蒙的交通控制优化方法，将数字荷尔蒙原理应用于交通协调控制中，充分考虑了交通流分配和信号控制的动态特性，建立了交通流分配和信号灯控制协调模型，应用于解决城市交通流分配和信号灯控制的协调问题。该方法是一种完全分布式的控制方法，可以很好的解决交通系统的不确定性、随机性、非线性、局部性等特点，此外，相对于其他一些智能算法的应用，该方法的结构简单，性能稳定，具有良好的可修改性和可扩展性。
文档编号G08G1/07GK102254440SQ20111020218
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者余春艳, 刘灵辉, 叶东毅, 方良松, 李建明, 郑俊耀 申请人:福州大学