一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法及系统技术方案

一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法及系统，包括：采集交叉口的结构数据和交通运行数据；构建车道规划模型，车道规划模型以交叉口进口道各功能车道数量为变量，以交叉口各流向之间的均衡化为目标，以变量的基本逻辑关系为约束条件；求解车道规划模型，获得车道规划方案；利用Webster配时方法求解，获得信号配时方案；通过优化配置交叉口时空资源，包括车道功能规划和信号配时，本发明专利技术能够降低交叉口延误，提高交叉口服务水平，减轻潮汐交通对交叉口的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法及系统
本专利技术属于城市交通交叉口优化控制领域，涉及一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法及系统。
技术介绍
城市潮汐交通现象越来越普遍，交叉口作为道路路网的节点，不可避免地受到潮汐交通影响，引发各流向不均衡问题，导致长排队和延误。常见应对措施是在进口道设置可变车道，使得在不同时间段内车道功能可变。但以往做法往往凭借经验将某条车道设置为可变车道，缺少与信号控制的协同配合，且缺乏理论上的交叉口时空资源优化配置策略作为指导。
技术实现思路
本专利技术提出了一种实现车道功能规划和信号配时的优化配置的面向潮汐交通的交叉口时空优化方法及系统。本专利技术采用的技术方案是：一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法，包括：采集交叉口的结构数据和交通运行数据；构建车道规划模型，车道规划模型以交叉口进口道各功能车道数量为变量，以交叉口各流向之间的均衡化为目标，以变量的基本逻辑关系为约束条件；求解车道规划模型，获得车道规划方案。进一步，交叉口各流向之间的均衡化，可以通过同一相位下不同流向的流量比的差距来衡量。进一步，交叉口各流向之间的均衡化，可以通过同一相位下不同流向的流量比的大小来衡量。进一步，交叉口各流向之间的均衡化，可以通过同一相位下不同流向的流量比的差距、同一相位下不同流向的流量比的大小来衡量，两者可以采用以下任意一种衡量关系：相乘、相加、加权求和、同指数幂求和。进一步，通过同一相位下不同流向的流量比的差距、同一相位下不同流向的流量比的大小来衡量，两者可以采用的衡量关系为加权求和关系，具体计算：其中，F为交叉口各流向之间的均衡化程度，、分别为、的权重，加权求和值越小表示均衡化程度越高；为进口道m左转的流量比，，为进口道m左转流量，为进口道左转单车道的饱和流量，为进口道m左转专用车道数；为进口道m直行、右转流量比中的大者，，为进口道m直行、右转流量，、为进口道m直行、右转单车道的饱和流量，、为进口道m直行、右转专用车道数；m=1、2、3、4，表示交叉口的4个方位。进一步，按获得的车道规划方案对应的目标值，和阈值比较，当大于阈值时，表明需重新设计交叉口结构或调整信号相位方案。进一步，采集信号配时基本信息，基于获得的车道规划方案，利用Webster配时方法求解，获得信号配时方案。进一步，约束条件具体为：a、进口车道数约束：交叉口进口道各类车道的车道数总和应等于该进口道总车道数，即：b、通行能力匹配约束：交叉口进口道某一流向流出的车流股数不应超过对应出口道的车道数，否则会造成出口道通行能力不足，形成交通阻塞，即c、求解变量约束：对于待求解的各类车道数量，有整数和非负约束，即：，整数，整数其中，、为进口道、出口道m总车道数，、、为进口道m左转、直行、右转专用车道数，为直右合用车道数。一种面向潮汐交通的交叉口时空优化系统，包括：交叉口基本信息采集模块，采集交叉口的结构数据和交通运行数据；车道规划模块，配置车道规划模型，模型以交叉口进口道各功能车道数量为变量，以交叉口各流向之间的均衡化为目标，以变量的基本逻辑关系为约束条件，基于车道规划模型和交叉口基本信息采集模块采集的数据求解，获得车道规划方案进一步，还包括：信号配时信息采集模块，采集参数包括各相位的信号损失时间、黄灯时间、至下一相位的全红时间、最短绿灯时间；信号配时模块，基于车道规划模块获得的车道规划方案、信号配时信息采集模块采集的数据，利用Webster配时方法求解，获得信号配时方案。本专利技术的有益效果：（1）通过优化配置交叉口时空资源，包括车道功能规划和信号配时，本专利技术能够降低交叉口延误，提高交叉口服务水平，减轻潮汐交通对交叉口的影响。（2）车道功能规划以交叉口不同流向之间的均衡化为目标，尽可能地充分利用交叉口的空间资源。（3）对于不同时段下的不同交通流数据，可以分别求得对应的车道规划方案和信号配时方案，对比各个时段的车道功能规划，将其中车道功能存在变化的车道设置为可变车道，在不同时段启用不同的车道功能，并辅以相应的信号配时方案，可适时采取措施缓解交通拥堵、维持交通稳定运行。附图说明图1系统操作示意图；图2系统工作流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例来对本专利技术进行进一步说明，但并不将本专利技术局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本专利技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法，主要包括6个步骤：步骤一：采集交叉口的结构数据和交通运行数据，交叉口的结构数据包括东、南、西、北4个方向的进口车道数、出口车道数，交叉口的交通运行数据包括东、南、西、北4个方向的进口道的左转流量、直行流量、右转流量，以及左转、直行、右转的单车道饱和流量。步骤二：构建车道规划模型，模型以交叉口进口道各功能车道数量为变量，以交叉口各流向之间的均衡化为目标，以变量的基本逻辑关系为约束条件。功能车道包括左转、直行、右转专用车道和直右合用车道。交叉口各流向之间的均衡化是指东、南、西、北4个方向进口、出口单车道上左转、直行、右转方向的流量之间平衡、差异较小。均衡化的程度可以采用相减、或相除、或方差、或熵等方法，选择基准参数来体现差距的大小。具体的：1）、可以通过同一相位下不同流向的流量比的差距来衡量，使同一信号相位下不同流向的流量比之间的差别尽可能小，即其中，、为均衡化程度的2种不同表示，值越小表示均衡化程度越高；为进口道m左转的流量比，，为进口道m左转流量，为进口道左转单车道的饱和流量，为进口道m左转专用车道数；为进口道m直行、右转流量比中的大者，由于同向直行和右转流向在同一相位，只需考虑两者流量比中的大值，，为进口道m直行、右转流量，、为进口道m直行、右转单车道的饱和流量，、为进口道m直行、右转专用车道数；m=1、2、3、4，表示交叉口的4个方位。2）、可以通过同一相位下不同流向的流量比的大小来衡量其中，、为均衡化程度的2种不同表示，值越小表示均衡化程度越高；其他参数含义与1）相同。佐证合理性：30、20分别表示左转、右直流量，左转、右直车道总数为3，左转车道数2、右直车道数1的方案优于左转车道数1、右直车道数2的方案，30/2+20/1<30/1+20/2，(30/2)2+(20/1)2<(30/1)2+(20/2)2。3）可以通过同一相位下不同流向的流量比的差距、同一相位下不同流向的流量比的大小来衡量，两者可以采用以下任意一种衡量关系：相乘、相加、加权求和、同指数幂求和，这里举例加权求和的方法为和的加权和，、分别为、的权重，其他参数含义与1）相同。举例令。于是有：故最终的目标函数确定为：车道规划模型的约束条件须符合基本逻辑关系，包括：a、进口车道数约束：交叉口进口道各类车道的车道数总和应等于该进口道总车道数，即：其中，为进口道m总车道数，其他参数含义与1）相同。b、通行能力匹配约束：交叉口进口道某一流向流出的车流股数不应超过对应出口道的车道数，否则会造成出口道通行能力不足，形成交通阻塞，即其中，为出口道总车道数，其他参数含义与1）相同。c、求解变量约束：对于待求解的各类车道数量，有整数和非负约束，即：，整数，整数其中，参数含义与1）相同。步骤三：求解模型，获得车道规划方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法，其特征在于：包括：采集交叉口的结构数据和交通运行数据；构建车道规划模型，所述的车道规划模型以交叉口进口道各功能车道数量为变量，以交叉口各流向之间的均衡化为目标，以变量的基本逻辑关系为约束条件；求解所述的车道规划模型，获得车道规划方案。

【技术特征摘要】
1.一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法，其特征在于：包括：采集交叉口的结构数据和交通运行数据；构建车道规划模型，所述的车道规划模型以交叉口进口道各功能车道数量为变量，以交叉口各流向之间的均衡化为目标，以变量的基本逻辑关系为约束条件；求解所述的车道规划模型，获得车道规划方案。2.根据权利要求1所述的一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法，其特征在于：所述的交叉口各流向之间的均衡化，可以通过同一相位下不同流向的流量比的差距来衡量。3.根据权利要求1所述的一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法，其特征在于：所述的交叉口各流向之间的均衡化，可以通过同一相位下不同流向的流量比的大小来衡量。4.根据权利要求1所述的一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法，其特征在于：所述的交叉口各流向之间的均衡化，可以通过同一相位下不同流向的流量比的差距、同一相位下不同流向的流量比的大小来衡量，两者可以采用以下任意一种衡量关系：相乘、相加、加权求和、同指数幂求和。5.根据权利要求4所述的一种面向潮汐交通的交叉口时空优化方法，其特征在于：所述的通过同一相位下不同流向的流量比的差距、同一相位下不同流向的流量比的大小来衡量，所述的两者可以采用的衡量关系为加权求和关系，具体计算：其中，F为交叉口各流向之间的均衡化程度，、分别为、的权重，加权求和值越小表示均衡化程度越高；为进口道m左转的流量比，，为进口道m左转流量，为进口道左转单车道的饱和流量，为进口道m左转专用车道数；为进口道m直行、右转流量比中的大者，，为进口道m直行、右转流量，、为进口道m直行、右转单车道的饱和流量，、为进口道m直行、右转专用车道数；m=1、2、3、4，表示交叉口的4个方位。6.根据权利要求1所述的一种面向潮汐交通的交...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾昕，吴志周，沈坚，温晓岳，徐建军，
申请(专利权)人：银江股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33