专利名称：过饱和下的干道双向动态协调控制方法
技术领域：
本发明涉及区域交通协调控制，特别涉及过饱和下的干道双向动态协调控制方法。
背景技术：
目前我国机动车保有量急剧增长，个体交通量的增长率显著高于公共交通量，导致城市道路交通总量显著增加。承担交通总量主要份额的干道，因道路空间容量、道路通行能力的限制，其高峰时段的交通流特性呈现“高密度”、“高流量”特征。而干道交叉口的红灯信号，作为交通流的外部介入因素，导致交通流间断特征，形成车辆的交叉口延误，因此干道交叉口的通行能力低于干道路段的通行能力，成为干道通行能力瓶颈。干道的交通流量过剩与干道交叉口的通行能力不足，形成尖锐的供需矛盾，导致干道交叉口群处于过饱和状态，且过剩交通量即“排队车队”周期性的存在。排队车队不仅显著增加干道行程延误 (包括路段延误和交叉口延误)，甚至引发干道通行能力(包括路段通行能力和交叉口通行能力)的损失，在干道通行能力业已不足(即过饱和交通)的情况下，进一步加剧了过饱和交通的恶化。国内外学者对干道协调控制做了大量的理论与实践研究，但其研究的热点与重点都是未饱和下的协调控制方法，而未饱和下的协调控制方法不适于过饱和下的情况。对于过饱和下的研究虽有一部分的研究，但都没有提出过饱和情况下的干道动态协调控制方法。因此，过饱和下的干道双向动态协调控制方法具有重大的研究意义与实际应用价值。
发明内容
本发明克服现有技术中存在的缺点与不足，提出一种过饱和下的干道双向动态协调控制方法，使得干道交通过饱和条件下也能实现双向动态协调控制。本发明采用如下技术方案一种过饱和下的干道双向动态协调控制方法，包括干道主方向协调过程和以干道主方向协调为主的次方向协调过程；所述干道主方向协调过程包括步骤一确定主方向的理想相位差并作为干道相邻交叉口间的实际相位差，所述主方向的理想相位差需满足如下条件也!+1(m) = Th M (m) - aM (m) = Th M (m) -式中设有两个相邻的交叉口 i和交叉口 i+Ι，从交叉口 i到交叉口 i+Ι为协调方向，Φμ+1(πι)表示在过饱和状态下的第m个周期交叉口 i的协调相位与交叉口 i+Ι的协调相位绿灯时间起点的偏移量，xiji+1(m)表示交叉口 i绿灯启亮时刻排队车流的第一辆车行驶到交叉口 i+Ι排队车流最后一辆车的时间，a i+1 (m)表示交叉口 i+Ι绿灯启亮后车流起动波传递到排队车流最后一辆车所用的时间，Ivdl表示车辆的平均长度，λ表示起动波的速度，qi+1 (m)表示第m个周期交叉口 i+Ι绿灯启亮时刻干道协调主方向进口道的排队车辆数； 步骤二确定干道协调主方向的绿灯时间，干道协调主方向的绿灯时间gi (m)满足如下条件gi (m) ( gi+1 (m) + Φ i, i+1 (m) + β i+1 (m)在相邻的两个周期里，非协调相位绿灯时间、协调相位绿灯时间和干道主方向的理想相位差之间满足如下条件gcri+1 (m) = gci^ (m) + Φ 匕 i+1 (m+1) +gi (Hi)-(J)i, i+1 (m) -gi+1 (m)式中β i+1 (m)为交叉口 i+1的停车波传递到上游交叉口 i所用的时间，gcri (m)为第m个周期时交叉口 i的非协调相位的绿灯时间，C为周期时长；当下游交叉口的车辆排队拥塞到上游交叉口，致使上游交叉口协调方向虽为绿灯时间，但车辆却无法通行，造成一部分的绿灯损失，这段绿灯损失时间等效于红灯时间，“等效红灯”时间不仅影响到干道方向的通行，同时也影响到相交道路的通行，易导致整个交叉口的通行瘫痪。为了避免这种情况的出现，所述步骤二中干道协调主方向的绿灯时间还需满足gmin < gi (m) ( gmax，其中gmin为干道协调方向的最小的绿灯时间，gmax为干道协调方向的最大的绿灯时间；步骤二中的干道协调主方向交叉口的排队车辆数满足免( ) ^ J1-。
veh步骤三确定一个周期内协调干道主方向驶离交叉口 i的车流量即放行量DiOn)，所述Di (m)满足如下条件
权利要求
1.一种过饱和下的干道双向动态协调控制方法，其特征在于包括如下步骤步骤一确定主方向的理想相位差并作为干道相邻交叉口间的实际相位差，所述主方向的理想相位差需满足如下条件<k !+10) = h M (tn) - aM (m) = Tu M (m) -式中设有两个相邻的交叉口 i和交叉口 i+Ι，从交叉口 i到交叉口 i+Ι为协调方向， Φ , +1 (m)表示在过饱和状态下的第m个周期交叉口 i的协调相位与交叉口 i+Ι的协调相位绿灯时间起点的偏移量，xiji+1(m)表示交叉口 i绿灯启亮时刻排队车流的第一辆车行驶到交叉口 i+Ι排队车流最后一辆车的时间，a i+1 (m)表示交叉口 i+Ι绿灯启亮后车流起动波传递到排队车流最后一辆车所用的时间，Ivdl表示车辆的平均长度，λ表示起动波的速度， qi+1(m)表示第m个周期交叉口 i+Ι绿灯启亮时刻干道协调主方向进口道的排队车辆数； 步骤二确定干道协调主方向的绿灯时间，干道协调主方向的绿灯时间gi(m)满足如下条件 gi (m) ( gi+1 (m) + Φ i, i+1 (m) + β i+1 (m)在相邻的两个周期里，非协调相位绿灯时间、协调相位绿灯时间和干道主方向的理想相位差之间满足如下条件gcri+1 (m) = gcri (m) + Φ i, i+1 (m+1) +gi (m) - Φ i, i+1 (m) -gi+1 (m)式中i3i+1(m)为交叉口 i+1的停车波传递到上游交叉口 i所用的时间， gcrj (m)为第m个周期时交叉口 i的非协调相位的绿灯时间；步骤三确定一个周期内干道协调主方向驶离交叉口 i的车流量即放行量DiOn),所述 DiOn)满足如下条件D10) = ^ (m) + min | A1 (m), ( 乂所)(m) -IS1-M)S1 J通过如下关系式得到该交叉口下一周期的排队长度Qi (m+1) = qi (m) +Ai (m) -Di (m)式中交叉口 i的饱和车流量为Si,到达的车流量SAi(Hi)；步骤四根据如上所述步骤得到干道主方向的协调控制算法α=ΣΣ奶(―巧+ΣΣ+似、_ max、m=l i=\m=l i=\ -^maxm=l i=\\^li \^J ^li y式中第一部分为非协调相位的放行量，第二部分为协调相位的放行量，L表不路段长度，用;^表示不同路段的权重比例，第三部分表示不同的排队策略，Hi(Hl)表示不同策略max下的排队权重因子；步骤五以干道主方向协调为主的干道次方向的协调控制算法M n jsMn Q、α = ΣΣ7^Α -Σ )·χ α τη)_α^，其中，m=l i=l ^maxm=l i=lKJli K爪)Hi J;所述将干道次方向的交通状况分为三种情况(1)绿灯损失，(2)交叉口拥塞，(3)新交通流补偿，所述干道次方向的交叉口的交通情况为上述三种情况的任意组合，则不同组合的交叉口的放行量A5O)如下绿灯损失-无拥塞-无新交通流D; (m) = q; (m)，绿灯损失-拥塞-无新交通流D; (m) = q; (m)，无绿灯损失-拥塞-新交通流
2.根据权利要求I所述过饱和下的干道双向动态协调控制方法，其特征在于所述策略包括四种情况(1)所有交叉口的各个方向拥有相同的优先权，则排队管理权重因子Hi(Hi)=0；(2)交叉口i的某方向的排队车流通过交叉口 i+Ι，则排队管理权重因子Jli(Hi) = LiJ(3)交叉口i的某方向排队车流通过下游所有交叉口，则排队管理权重因子Jli(Hi)= (Li+1+Li+2+L+Ln) /Lmin, I < i < n-1 ；(4)排队车流从交叉口I到交叉口 η不停车等待，则Iii(In) = (L1+L2+L+Ln)/Lmin0
3.根据权利要求I所述的过饱和下的干道双向动态协调控制方法，其特征在于所述步骤二中干道协调主方向的绿灯时间还需满足gmin< gi(m) ( gmax，其中gmin为干道协调方向的最小的绿灯时间，gmax为干道协调方向的最大的绿灯时间；步骤二中的干道协调主方向交叉口的排队车辆数满足免(m)牛。
4.根据权利要求I所述的过饱和下的干道双向动态协调控制方法，其特征在于所述步骤五中干道协调次方向中的两个相邻的两个交叉口放行量需满足
全文摘要
本发明公开了过饱和下的干道双向动态协调控制方法，该方法根据排队车流与到达车流的行驶特性确定理想相位差，为满足交通需求和避免交叉口阻滞确定绿灯时间，由不同的控制策略确定排队车辆权重影响因子，以放行量最大为目标实现干道第一个方向的协调控制；基于单方向的协调控制，干道另一方向的交叉口存在着绿灯损失、交叉口拥塞和新交通流补偿三种状况，对于不同的状态组合计算协调该方向交叉口的相位差、绿灯时间和放行量等；结合两个方向的协调控制算法，实现过饱和下的干道双向动态协调控制。本发明适用于大城市的交通过饱和干道，其能够有效减少干道上交叉口的排队长度和延误时间，能够提高干道整体的通行能力，避免交通阻塞的蔓延。
文档编号G08G1/081GK102592465SQ20121001479
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者徐建闽, 杨龙刚, 郑淑鉴 申请人:华南理工大学