一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法技术

一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，包括以下步骤：1)对交叉口进行初始化；2)对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程；3)对绿波带带宽在周期中的位置进行路段约束；4)对绿波带带宽在周期中的位置进行环路约束；5)设定目标函数和约束条件，得出适用于对称和非对称相位序列的绿波优化模型。与现有技术相比，本发明专利技术针对交叉口路网特性和实际交通需求，通过给出一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，在追求双向绿波带最大的同时，兼顾路网内各交叉口的实际需求，使交叉口可以根据自身平面几何特性和交通流特性选取合适的放行相序，为绿波协调控制设计提供了一种适用面广、实用性强的方法。

A green network optimization method applicable to symmetric and non symmetric mixed phase sequence

【技术实现步骤摘要】
一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法
本专利技术属于交通信号控制领域，具体是涉及一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法。
技术介绍
绿波协调控制作为城市交通信号控制的重要组成部分，在改善交通拥堵甚至整个城市的交通状况起着至关重要的作用。然而，已有的绿波控制方法仍然有如下问题未解决：已有的对称和非对称混合相位序列绿波协调控制方法仅适用干线，无法适用于路网。
技术实现思路
为了克服现有绿波协调控制的无法适用于路网的不足，本专利技术提出了一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，针对采用对称和非对称混合相位序列的路网，本专利技术首先分析红绿灯时间与流量的关系，给出一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化模型。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，该方法包括以下步骤：1)对交叉口进行初始化；2)对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程；3)对绿波带带宽在周期中的位置进行路段约束；4)对绿波带带宽在周期中的位置进行环路约束；5)设定目标函数和约束条件，得出适用于对称和非对称混合相位序列的绿波优化模型。进一步，所述步骤1)中，对交叉口进行初始化包括如下设置：1.1)进口车流分左转、直行和右转3股车流，右转车流跟随直行车流放行；1.2)每个信号相位的损失时间固定且相等，，所述损失时间为启动损失时间与清空损失时间之和；1.3)每个交叉口上行和下行相位的排队消散时间固定不变。1.4)交叉口采用对称相位序列或者非对称相位序列，不考虑相位搭接设计方式。再进一步，所述步骤2)中，对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程，过程如下：2.1)由于一个交叉口绿波带在协调相位的弹性绿灯时间范围内，因此针对交叉口Sij、交叉口S(i+1)j的上行协调相位以及下行协调相位,可以得到绿波带位置约束：式中:Sij为含有m条干线的路网中，第j条干线上第i个交叉口；Lij为第j条干线上第i个路段，即交叉口Sij和交叉口S(i+1)j之间的路段；分别为交叉口Sij上行、下行协调相位的归一化排队消散时间；gij、分别为交叉口上行、下行协调相位的归一化有效绿灯时间；bij、分别为路段Lij上行、下行绿波带带宽；wij为交叉口Sij上行协调相位的绿波带位置,定义为上行绿波带中心到上行协调相位有效绿灯时间开始的时间距离；为交叉口Sij下行协调相位的绿波带位置,定义为下行绿波带中心到下行协调相位有效绿灯时间结束的时间距离；所有的时间变量都归一化为相对信号周期的比；2.2)由绿灯时间和流量的关系，得归一化有效绿灯时间：式中：为交叉口Sij上行协调相位的实际有效绿灯时间；z为周期的倒数；γij为交叉口Sij上行协调相位的流量比，定义为交叉口Sij上行协调相位的流量与交叉口所有相位流量之和的比值；为交叉口Sij一个周期内所有相位的总损失时间之和,，为交叉口Sij的相位个数,为一个相位的实际损失时间,等于启动损失时间和清空损失时间之和。同理,下行协调相位的归一化绿灯时间也可由下行相位流量比计算得到；2.3)根据式(1)-(2)得到绿波带约束条件如下：更进一步，所述步骤3)中，对绿波带带宽在周期中的位置进行路段约束，过程如下：3.1)计算交叉口S(i+1)j下行相位绿波带中点到上行相位绿波带中点的时间距离,得路段约束:式中：tij、分别为路段Lij上行、下行方向的归一化旅行时间；为交叉口Sij下行协调相位绿灯时间启亮超前于上行协调相位绿灯时间启亮的归一化时间间隔；3.2)I(i，j)(i+1，j)为路段约束大于等于零的整数，将式(2)带入式(4)，整理得：再进一步，所述步骤4)中，对绿波带带宽在周期中的位置进行环路约束，干线a，干线b，干线c，干线d构成一个环路，Spa和Slc是同一个交叉口，Spa是第a个干线第p个交叉口，Slc是第c个干线第l个交叉口，环路上的其他交叉口与之类似；交叉口Spa(Slc)和交叉口S(p+1)a(Sqd)东西方向上的上行协调相位差，φ(p+1，a)(q，d)为交叉口S(p+1)a(Sqd)东西方向上行协调相位和南北方向上行协调相位之间的自相位差，环路上的其他交叉口变量的定义与之类似；8个变量参数之和为周期的整数倍，时间变量归一为相对周期的比值，得环路约束条件如下：再进一步，所述步骤5)中，目标函数为：约束条件为：式中：kij和分别为路段Lij的上行方向绿波带和下行方向绿波带的加权系数,其选取通常根据干线路段上行方向流量和下行方向流量来确定,满足lij为路段Lij的距离；Vmax和Vmin分别为行驶速度的最大值、最小值；Cmax和Cmin分别为交叉口周期的最大值、最小值。本专利技术的有益效果表现在：针对交叉口路网特性和实际交通需求，通过给出一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，在追求双向绿波带最大的同时，兼顾路网内各交叉口的实际需求，使交叉口可以根据自身平面几何特性和交通流特性选取合适的放行相序，为绿波协调控制设计提供了一种适用面广、实用性强的新方法。附图说明图1为本专利技术所述的混合相序最大绿波带模型的时间–空间图。图2为本专利技术所述的一个环路示意图。图3为本专利技术所述的环路空间展开图。图4为本专利技术所述的实际路网图。具体实施方式为了使本领域的技术人员对本专利技术实现的技术手段、创造特征、达到目的与功效易于明白了解，以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。参照图1～图4，一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，包括以下步骤：1)对交叉口进行初始化；2)对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程；3)对绿波带带宽在周期中的位置进行路段约束；4)对绿波带带宽在周期中的位置进行环路约束；5)设定目标函数和约束条件，得出适用于对称和非对称混合相位序列的绿波优化模型。本专利技术中，所述步骤1)中，对交叉口进行初始化包括如下设置：1.1)进口车流分左转、直行和右转3股车流，右转车流跟随直行车流放行；1.2)每个信号相位的损失时间(启动损失时间与清空损失时间之和)固定且相等；1.3)每个交叉口上行和下行相位的排队消散时间固定不变；1.4)交叉口采用对称相位序列或者非对称相位序列，不考虑相位搭接设计方式。根据图1，为本专利技术步骤2)中，对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程，过程如下：2.1)由于一个交叉口绿波带在协调相位的弹性绿灯时间范围内，因此针对交叉口Sij、交叉口S(i+1)j的上行协调相位以及下行协调相位,可以得到绿波带位置约束：式中:Sij为含有m条干线的路网中，第j条干线上第i个交叉口；Lij为第j条干线上第i个路段，即交叉口Sij和交叉口S(i+1)j之间的路段；分别为交叉口Sij上行、下行协调相位的归一化排队消散时间；gij、分别为交叉口上行、下行协调相位的归一化有效绿灯时间；bij、分别为路段Lij上行、下行绿波带带宽；wij为交叉口Sij上行协调相位的绿波带位置,定义为上行绿波带中心到上行协调相位有效绿灯时间开始的时间距离；为交叉口Sij下行协调相位的绿波带位置,定义为下行绿波带中心到下行协调相位有效绿灯时间结束的时间距离；所有的时间变量都归一化为相对信号周期的比。2.2)由绿灯时间和流量的关系，得归一化有效绿灯时间：式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：1)对交叉口进行初始化；2)对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程；3)对绿波带带宽在周期中的位置进行路段约束；4)对绿波带带宽在周期中的位置进行环路约束；5)设定目标函数和约束条件，得出适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化模型。

【技术特征摘要】
1.一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：1)对交叉口进行初始化；2)对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程；3)对绿波带带宽在周期中的位置进行路段约束；4)对绿波带带宽在周期中的位置进行环路约束；5)设定目标函数和约束条件，得出适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化模型。2.根据权利要求1所述的一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，其特征在于：在所述步骤1)中，对交叉口进行初始化包括如下设置：2.1)进口车流分左转、直行和右转3股车流，右转车流跟随直行车流放行；2.2)每个信号相位的损失时间固定且相等，所述损失时间为启动损失时间与清空损失时间之和；2.3)每个交叉口上行和下行相位的排队消散时间固定不变；2.4)交叉口采用对称相位序列或者非对称混合相位序列，不考虑相位搭接设计方式。3.根据权利要求2所述的一种适用于对称和非对称混合相位序列的路网绿波优化方法，其特征在于：在所述步骤2)中，对绿波带带宽在周期中的位置建立约束方程，过程如下：3.1)由于一个交叉口绿波带在协调相位的弹性绿灯时间范围内，因此针对交叉口Sij、交叉口S(i+1)j的上行协调相位以及下行协调相位,可以得到绿波带位置约束：式中:Sij为含有m条干线的路网中，第j条干线上第i个交叉口；Lij为第j条干线上第i个路段，即交叉口Sij和交叉口S(i+1)j之间的路段；分别为交叉口Sij上行、下行协调相位的归一化排队消散时间；gij、分别为交叉口上行、下行协调相位的归一化有效绿灯时间；bij、分别为路段Lij上行、下行绿波带带宽；wij为交叉口Sij上行协调相位的绿波带位置,定义为上行绿波带中心到上行协调相位有效绿灯时间开始的时间距离；为交叉口Sij下行协调相位的绿波带位置,定义为下行绿波带中心到下行协调相位有效绿灯时间结束的时间距离；所有的时间变量都归一化为相对信号周期的比；3.2)由绿灯时间和流量的关系，得归一化有效绿灯时间：式中：为交叉口Sij上行协调相位的实际有效绿灯时间；z为周期的倒数；γij为交叉口Sij上行协调相位的流量比，定义为交叉口Sij上行协调相位的流量与交叉口所有相位流量之和的比值；为交叉口Sij一个周期内所有相位的总损失时间之和,，为交叉口Sij的相位个数,为一个相位的实际损失时间,等于启动损失时间和清空损失时间之和；同理,下行协调相位的归一化绿灯时间也可由下行相位流量比计算得到；3.3)根据式(1)-(2)得到绿波带约束条件如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，方忠良，徐云，杨军喜，
申请(专利权)人：浙江广信智能建筑研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33