一种城市交叉口可变导向车道自适应控制方法技术

本发明专利技术公开了一种城市交叉口可变导向车道自适应控制方法，首先给出该进口道可变导向车道的属性建议值；然后利用判别分析法，根据历史交通量数据以及可变导向车道的属性建议值，对判别分析函数的相关系数进行标定；其次根据历史交通量数据和检测器检测到的实时交通量数据，利用k近邻非参数回归对未来的短时交通量进行预测；根据判别分析函数得到未来的可变导向车道的属性建议值，判别分析函数的相关系数亦是实时更新的；最后，选择可变导向车道转向功能变换的时刻，并且计算可变导向车道的清空时间，实现信号控制机进行车道功能转换和主预信号的配时协调。本发明专利技术提高可变导向车道的利用率，缩短交叉口的平均延误，缓解城市交通拥堵现象。

【技术实现步骤摘要】
一种城市交叉口可变导向车道自适应控制方法
本专利技术涉及道路交通控制领域，尤其是一种城市交叉口可变导向车道自适应控制方法。
技术介绍
对于信号控制交叉口的管理与控制，通常在保持车道功能不变的情况下，利用信号相位调整的方式适应实际的交通需求。该管控方式具有一定的局限性，尤其当各转向交通流在不同时段的波动明显时，往往造成不必要的时空资源浪费，或者引起交通拥堵。近年来，部分城市交叉口设置了可变导向车道，然而，可变导向车道转向功能的变换往往由值班交警采用人工控制或者采取固定时段的车道变换方案的方式进行调控，主观性较强，导致可变导向车道利用率低下的问题。已有研究主要针对在信号控制交叉口交通流具有潮汐特性的情况，而针对同一进口道上左转和直行交通流在不同时间段波动显著的情况研究较少，相关文献提出了手动定时控制、感应控制、双停车线控制和主、预信号控制等方法，但所提出的流程实际执行起来可操作性不强，参数的获取和采集较困难，难以实现实时的可变导向车道转向功能的变换，并且未采用合适的主预信号之间的配时协调方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种城市交叉口可变导向车道自适应控制方法，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市交叉口可变导向车道自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)历史和实时交通流量数据的观测和收集；(2)基于k近邻非参数回归对所述步骤(1)得到的历史和实时交通流量数据，进行交通量数据库的整合、状态向量的选取、相似机制的选取、近邻个数的确定以及回归函数的构建，得到短时交通量预测数据；(3)根据基于步骤(1)得到的历史交通量数据，通过计算和比较各进口道左转、直行交通流的拥堵程度，得到历史可变导向车道属性建议值；(4)基于所述步骤(1)得到的历史交通量数据和所述步骤(3)得到的历史可变导向车道属性建议值，基于判别分析法，得到可变导向车道左转和直行属性相应的判别分析函数；(5)使用所述步...

【技术特征摘要】
1.一种城市交叉口可变导向车道自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)历史和实时交通流量数据的观测和收集；(2)基于k近邻非参数回归对所述步骤(1)得到的历史和实时交通流量数据，进行交通量数据库的整合、状态向量的选取、相似机制的选取、近邻个数的确定以及回归函数的构建，得到短时交通量预测数据；(3)根据基于步骤(1)得到的历史交通量数据，通过计算和比较各进口道左转、直行交通流的拥堵程度，得到历史可变导向车道属性建议值；(4)基于所述步骤(1)得到的历史交通量数据和所述步骤(3)得到的历史可变导向车道属性建议值，基于判别分析法，得到可变导向车道左转和直行属性相应的判别分析函数；(5)使用所述步骤(2)得到的短时交通流量数据和所述步骤(4)得到的判别分析函数，得到实时的可变导向车道属性建议值；(6)根据所述步骤(5)得到实时的可变导向车道属性建议值，由信号控制机实现可变导向车道主预信号之间的配时协调，包括可变导向车道转向功能的变换时刻的选择和清空时间的计算，并由信号控制机控制相应主预信号灯的显示。2.如权利要求1所述的城市交叉口可变导向车道自适应控制方法，其特征在于，步骤(1)中选取交通量指标作为分析左转、直行车流量比例的特征参数，包括历史和实时交通流量数据，其中实时交通量数据由感应线圈检测器现场检测得到，在每个信号周期，对进口道的左转、直行车道上分车型的车辆数进行统计，并将数据实时上传至控制中心；历史交通量数据是由实时交通量数据累积而成，为了便于数据的储存、计算以及保证车道属性转换的实时性，本发明每隔半个月更新一次历史交通量数据库，并且保持为最近一个月的交通量数据。3.如权利要求1所述的城市交叉口可变导向车道自适应控制方法，其特征在于，步骤(2)中的k近邻非参数回归是在控制中心实现的，对交通量数据进行处理具体包括如下步骤：(21)对交通流量数据库的整合，将历史与实时交通流量数据库整合为一个复合数据库，并且复合数据库中的数据是动态更新的；(22)对状态向量的选取，定义状态向量：X＝[vh(t),vh(t-1),vh(t-2),v(t),v(t-1),v(t-2)](1)其中，v(t)表示复合数据库中t时段的实时交通量，单位：pcu/h；vh(t)表示复合数据库中t时段的历史交通量，单位：pcu/h；(23)相似机制的选取，采用欧氏距离定义相似性：其中，di为复合数据库中相邻三个时段的实时交通量和历史交通量之间的欧氏距离，单位：pcu/h；d为复合数据库中k个最近邻的欧氏距离，单位：pcu/h；(24)近邻个数的确定，一般k设定在1到20之间，具体地满足：其中，Lmin(k)代表实际交通量和回归预测得到的交通量之间的残差平方和最小时对应的k，即最优近邻个数；(25)回归函数的构建，下一时段的交通流量K(t+1)的计算公式：其中，vhi(t)是t时段第i个近邻的交通量，i＝1，2，…，k，单位：pcu/h；βi为第k个近邻的回归系数。4.如权利要求1所述的城市交叉口可变导向车道自适应控制方法，其特征在于，步骤(3)是在控制中心实现，方法具体包括如下步骤：(31)计算每条车道的设计通行能力，其中，Nl为进口道设有专用左转车道而未设有专用右转车道时，专用左转车道的设计通行能力，单位：pcu/h；Ns为直行车道的设计通行能力，单位：pcu/h；Nsr为直行车道及直右车道设计通行能力之和，单位：pcu/h；βl为本面左转车辆比例；ψs为直行车道通行能力折减系数，可采用0.9；tg为信号周期内的绿灯时间，单位：s；t1为变为绿灯后第一辆车启动并通过停止线的时间，单位：s,可采用2.3s；tis为直行或右行车辆通过停止线的平均间隔时间，单位：s/pcu；tc为信号周期，单位：s；(32)计算左转、直行车道的饱和度Si，分别为：Si＝Qi/Ni(6)其中,i＝l,s,分别代表左转和直行；Qi为车道单个信号周期内的交通量，单位：pcu/h；Ni为车道的设计通行能力，单位:pcu/h。选择饱和度0.8作为车道属性转换的阈值，则有：(33)进行判别：若两种车道的饱和度均小于0.8，那么此时两种车道均未达到拥堵状态，保持原有的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永锋，劳叶春，陈淑燕，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32