一种考虑动态排队长度的相邻交叉口双向联动控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种考虑动态排队长度的相邻交叉口双向联动控制方法，属于交通控制【技术领域】。本发明包括步骤：A、确定联动控制相邻交叉口及联动控制车流；B、计算联动控制交叉口单点控制信号周期；C、确定联动控制公共周期时长；D、计算联动控制交叉口各个相位有效绿灯时间；E、计算联动控制车流上下行方向实际单向最优相位差区间；F、确定双向联动控制交叉口最优相位差。本发明提出的方法可以适用于城市路网中相邻信号控制交叉口进行联动信号控制，减少联动控制车辆延误及停车次数、提高绿灯利用效率，改善交通信号联动控制效果，在城市路网交通信号控制方面具有实际工程运用价值。
【专利说明】一种考虑动态排队长度的相邻交叉口双向联动控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种考虑动态排队长度的相邻交叉口双向联动控制方法，属于交通控 制【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 伴随我国经济的迅速发展，机动车保有量飞速增加，特别是私人小汽车保有量的 与日俱增，导致了城市路网交通需求的快速增长。为了缓解交通拥堵问题，国家每年投入巨 量资金进行道路网络建设，但是与飞速增加的交通需求相比，新建路网能提供的交通供给 能力远远不足。而且依靠路网建设满足交通需求有着不可避免的缺点，如道路建设所需时 间周期较长、所需资金巨大，建设期间影响城市交通的正常运行等。因此先进的交通信号控 制技术成为解决城市交通拥堵问题的重要方法。目前许多城市道路网中，交叉口单点控制 依然是城市交通信号控制的主要方式，这种单点信号控制方式由于没有对相邻交叉口进行 协调，因此车辆在交叉口间的行驶过程中经常会遇到红灯，时停时开，造成车辆延误和停车 次数的增加。为解决交通流时空连续性与交叉路口单点控制之间的矛盾，在交通控制中可 以把物理结构上直接相连的信号控制交叉口作为一个系统进行统一的联动控制，这种交通 信号控制方法称为交通信号联动控制，将进行交通信号联动控制的交叉口称为联动控制交 叉口，将进行交通信号联动控制的车流称为联动控制车流。与单个交叉口的单点控制方式 相比，交通信号联动控制可以实现多个交叉口的联动，将联动控制交叉口作为一个整体系 统来进行信号控制优化，因此交通信号联动控制的优化空间和范围均高于单点信号控制方 式，联动控制优化的结果将是多个交叉口的整体最优结果，而单点信号控制的优化结果仅 仅是单个交叉口的局部最优。所以同样的条件下，一般采用交通信号联动控制将会获得比 单点信号控制更好的控制效果。
[0003] 现有的交通信号联动控制方法中，一般取联动信号控制交叉口中较大周期作为公 共周期，忽视了公共周期时长对联动控制效果的影响，一般只对联动控制交叉口相位差进 行优化，比较成熟的信号相位差优化方法有图解法和数解法。图解法通过制图确定联动控 制相位差；数解法通过将交叉口间理想间距与实际间距进行对比，优化交叉口间相位差。这 两种方法均存在着明显缺陷，图解法追求联动控制交叉口的绿波带宽度最大，这样导致容 易出现主路车流绿灯时间利用效率低而支路车流出现严重拥堵；数解法追求实际交叉口与 理想交叉口最大挪移量最小，在数学上有一定合理性，但这种方法算法复杂，且未考虑实际 交叉口中排队长度动态变化等因素对联动控制的影响。因此实际中联动控制效果并不理 想，未能完全发挥应有的作用。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种考虑动态排队长度的相邻交叉口双向联动控制方法，在考虑联 动控制车流动态排队长度的基础上，通过优化联动控制交叉口信号配时参数，实现相邻交 叉口双向联动信号控制，克服以往城市交通信号联动控制算法复杂、未优化公共周期及实 际应用效果不佳的缺点。
[0005] 本发明的技术方案是：一种考虑动态排队长度的相邻交叉口双向联动控制方法， 所述方法的具体步骤如下： A、 首先确定联动控制相邻交叉口及联动控制车流； 联动控制交叉口在物理结构上直接相连，且路段上无影响机动车流正常运行的出入 口，为防止联动控制车流过于离散，联动控制交叉口间距不超过1000米，且联动控制交叉 口处于不饱和状态； 选择联动控制交叉口间流量较大且相关性较高的车流作为联动控制车流，考虑到要进 行双向联动控制，因此同一个交叉口的联动控制车流处于同一相位中，再调查联动控制车 流在联动控制交叉口间的行程速度； B、 调查联动控制交叉口信号相位相序、相位损失时间及交通流参数，交通流参数包括 交叉口各进口车道的标准交通流量、饱和流率，再采用单点信号控制韦伯斯特方法，计算联 动控制交叉口单点控制信号周期； C、 确定联动控制交叉口公共周期时长；联动控制交叉口公共周期时长与理想信号周期 时长差值的绝对值最小，即要满足
【权利要求】
1. 一种考虑动态排队长度的相邻交叉口双向联动控制方法，其特征在于：所述方法的 具体步骤如下： A、 首先确定联动控制相邻交叉口及联动控制车流； 联动控制交叉口在物理结构上直接相连，且路段上无影响机动车流正常运行的出入 口，联动控制交叉口间距不超过1000米，且联动控制交叉口处于不饱和状态； 选择联动控制交叉口间流量较大且相关性较高的车流作为联动控制车流，同一个交 叉口的联动控制车流处于同一相位中，再调查联动控制车流在联动控制交叉口间的行程速 度； B、 调查联动控制交叉口信号相位相序、相位损失时间及交通流参数，交通流参数包括 交叉口各进口车道的标准交通流量、饱和流率，再采用单点信号控制韦伯斯特方法，计算联 动控制交叉口单点控制信号周期； C、 确定联动控制交叉口公共周期时长；联动控制交叉口公共周期时长与理想信号周期 时长差值的绝对值最小，即要满足
； 其中CS是指公共周期时长，Cp是指理想信号周期时长；同时要求联动控制交叉口采用 公共周期时交叉口总的饱和度不会超过〇. 9,其中理想信号周期是指满足公式
的 信号周期时长，其中Μ是指联动控制交叉口间距，v是指联动控制车流的行程速度，！1为自 然数； D、 根据联动控制交叉口公共周期时长Gs，再结合调查得到的交叉口各股车流的交通 流量、饱和流率，利用计算公式
，结合非联动控制车流饱和度为〇. 9的要求，计算 可得到非联动控制车流所在相位绿灯时间，进而根据公式可求出联动控 制车流所在相位有效绿灯时间；
其中，&为非联动控制车流所在相位f绿灯时间，ft为联动控制车流所在相位有效绿 灯时间，€$表示联动控制交叉口公共周期时长，％表示非联动控制车流所在相位f的饱和 度，L表示交叉口关键相位损失时间之和； E、 根据联动控制交叉口间距及联动控制车流行程速度，分别计算联动控制车流上下行 方向的理论单向最优相位差；然后根据联动控制交叉口间距、联动控制车流行程速度、联动 控制车流红灯期间排队车辆数，利用公式0 = 0. -?修正联动控制车流上下行方向的理论 单向最优相位差，得到修正后的联动控制车流上下行方向实际单向最优相位差区间； 其中〇是修正后的联动控制车流上下行方向的实际单向最优相位差区间，Q是联动 控制车流上下行方向理论单向最优相位差，t是考虑联动控制车流全部启动至消散的时间 区间； F、 确定双向联动控制交叉口最优相位差；双向联动控制交叉口最优相位差使得联动控 制车流在上下行两个方向上的实际单向相位差与单向最优相位差的差值绝对值之和最小， 即满足公式
其中〇s是指双向联动控制交叉口最优相位差，q是指联动控制车流上行方向单向最 优相位差，〇:是指联动控制车流下行方向单向最优相位差，根据步骤E的说明，〇1与〇:是 与红灯期间排队车辆数有关的一个变化区间。
【文档编号】G08G1/081GK104123849SQ201410332800
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】成卫, 陈昱光, 肖海承, 别一鸣, 王鹏, 苏林永 申请人:昆明理工大学