一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法技术

本发明专利技术公开了一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法，该方法包括以下步骤：确定绿波协调设计的已知参数；选取绿波协调设计的基准交叉口；根据行驶时间等价关系和路段行驶速度优化范围，确定基准交叉口与各交叉口之间的行驶速度优化范围；根据绿波设计行驶速度计算公式和行驶速度优化范围，确定不同公共信号周期与不同相位设计方案下基准交叉口与各交叉口之间的绿波行驶速度设计方案；选出干道始末两端交叉口之间绿波行驶速度最大的设计方案；从绿波行驶速度最大的设计方案中选出路段行驶速度方差最小的作为绿波行驶速度最优设计方案。本发明专利技术能够最大程度地缩短干道直行车辆的平均行程时间。

【技术实现步骤摘要】
一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法
本专利技术涉及智能交通控制
，更具体的，涉及一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法。
技术介绍
绿波设计行驶速度是指使协调交叉口获得绿波时所相应行驶车辆的平均速度，是进行绿波协调控制设计时的一个关键参量。正常情况下，在绿波带内以绿波设计行驶速度行驶的干道直行车辆，可以连续不停顿地通过各个干道交叉口。目前进行绿波协调控制方案设计时，通常是根据驾驶经验、历史数据或者利用抽样采集等方法来确定路段甚至整个干道的绿波设计行驶速度。如此确定的绿波设计行驶速度，不但将会受到人为因素的干扰，而且难以保证绿波带宽和绿波行驶速度同时达到最大，更没有考虑其对驾驶舒适性与安全性的影响，因此绿波设计的整体效果难以取得最佳。行驶速度诱导是通过道路交通标志标线及诱导屏，使驾驶员获悉道路状况与驾驶信息，从而实现对车辆行驶速度的控制与调节；车联网是一个由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络，可以完成车辆自身环境和状态信息的采集，并通过对车辆信息的分析与处理，从而实现对车辆运行状态的有效监管，为交通运营管理提供科学决策；自动驾驶则是依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。以上新技术、新方法、新系统的出现，将使得车辆在道路上的行驶状态可以被更加精准地控制，为城市道路交通的智能管控提供了有力的技术保障。
技术实现思路
本专利技术针对当前绿波协调控制方法难以保证绿波带宽和绿波行驶速度同时达到最大的问题，提出了一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法，在满足路段行驶速度范围要求和保证干道绿波带宽最大化的前提下，使得车辆在整个干道上的行驶速度最大，并让车辆在不同路段上的行驶速度尽可能地接近，从而可以有效地提高道路的通行效率，减少车辆的行程时间与停车次数，提高驾驶的平稳性和舒适度。为实现上述本专利技术目的，采用的技术方案如下：一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法，所述该方法包括以下步骤：步骤S1：确定绿波协调设计的已知参数，所述已知参数包括各个交叉口的可选相位设计方案、绿信比分配要求、公共信号周期优化范围、相邻交叉口之间的距离、行驶速度优化范围；步骤S2：选取干道一端的起始交叉口为基准交叉口，并记为交叉口I1；步骤S3：根据基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶时间等价关系以及交叉口Ii-1与交叉口Ii之间路段行驶的行驶速度优化范围v(i-1→i)∈[vmin(i-1→i)，vmax(i-1→i)]，确定基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶速度优化范围；式中，v(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口Ii的速度，vmin(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口Ii的最小速度，vmax(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口Ii的最大速度；步骤S4：根据绿波设计行驶速度计算公式和行驶速度优化范围，确定不同公共信号周期与不同相位设计方案下基准交叉口与各交叉口之间的绿波行驶速度设计方案；步骤S5：根据以上步骤计算得到多套绿波行驶速度设计方案，选出对应干道始末两端交叉口之间绿波行驶速度v(1,n)最大的设计方案放入最优方案备选集合，其中行驶速度计算精度可取为1km/h；步骤S6：从最优方案备选集合中选出路段行驶速度方差最小的作为绿波行驶速度最优设计方案。优选地，所述步骤S3，基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶时间等价关系表达式如下：式中，S(1→i-1)表示交叉口I1到交叉口Ii-1的距离，v(1→i-1)表示交叉口I1到交叉口Ii-1的行驶速度，S(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口Ii的距离，v(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口Ii的行驶速度，S(1→i)交叉口I1到交叉口Ii的距离，v(1→i)表示交叉口I1到交叉口Ii的行驶速度。进一步地，所述步骤S3，基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶速度优化范围的公式表达式如下：式中，v(1→i)表示基准交叉口I1到交叉口Ii的行驶速度；特别的，对于基准交叉口I1与交叉口I2之间的行驶速度v(1→2)的优化范围为[vmin(1→2)，vmax(1→2)]。再进一步地，所述步骤S4，具体地，假设干道的双向通行条件相当，即交叉口之间的双向间距相等S(1→i)＝S(i→1)＝S(1,i)、路段双向行驶速度相等v(1→i)＝v(i→1)＝v(1,i)，基准交叉口I1与交叉口Ii之间的绿波行驶速度计算步骤包括：S401：根据不同的公共信号周期、相位设计方案和绿信比分配要求，计算各交叉口Ii在协调方向I1→In的相位绿灯中心时刻点超前于其在协调方向In→I1的相位绿灯中心时刻点的时间差，记为Δti。S402：绿波设计行驶速度计算公式如下：式中，C表示公共信号周期，ki表示某整数；通过调节整数ki使得基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶速度处于步骤S3计算得到的行驶速度优化范围内；如果找不到整数ki，则说明对应的公共信号周期与相位设计方案不适合进行双向绿波协调控制设计。再进一步地，所述步骤S6中，所述路段行驶速度方差计算公式如下：式中，σ2表示路段行驶速度方差，n表示干道交叉口数量。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术计算得到的绿波设计行驶速度，有利于获得最大绿波带宽度，能够最大程度地减少干道直行车辆的平均停车次数。2.本专利技术将根据路段行驶速度范围，选出干道始末两端交叉口之间绿波行驶速度最大的设计方案，能够最大程度地缩短干道直行车辆的平均行程时间。3.本专利技术将使得车辆在不同路段上的行驶速度尽可能接近，确保车辆在行驶过程中更加平稳，提高了行车的舒适性与安全性。附图说明图1是本实施例路段行驶速度设计方法的步骤流程图。图2是实施例得到的行驶速度设计方案的时距图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做详细描述。实施例1已知在某南北向干道上由南往北依次有交叉口I1、交叉口I2、交叉口I3和交叉口I4共4个信号交叉口，干道的双向通行条件相当，即交叉口之间的双向间距相等S(1→i)＝S(i→1)＝S(1i,)、路段双向行驶速度相等v(1→i)＝v(i→1)＝v(1i,)；交叉口I1和交叉口I2之间的距离S(1,2)为500m；交叉口I2和交叉口I3之间的距离S(2,3)为600m；交叉口I3和交叉口I4之间的距离S(3,4)为550m。如图1所示，一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法，所述该方法包括以下步骤：步骤S1：确定南北方向为协调方向，各交叉口的可选相位设计方案均包括7种，分别为南北搭接、北南搭接、南北对称、南北东西、南东北西、南西北东、北南西东；各交叉口各进口的绿信比分配要求如表1所示；公共信号周期的优化范围为[90,110]s；相邻交叉口之间的路段行驶速度优化范围均为[50,60]km/h。表1各交叉口各进口的绿信比分配要求步骤S2：选取干道一端的起始交叉口为基准交叉口，并记为交叉口I1，并假定公共信号周期的优化精度为4s。步骤S3：根据基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶时间等价关系，其表达式如下：式中，S(1→i-1)表示交叉口I1到交叉口Ii-1的距离，v(1→i-1)表示交叉口I1到交叉口Ii-1的行驶速度，S(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法，其特征在于：所述该方法包括以下步骤：步骤S1：确定绿波协调设计的已知参数，所述已知参数包括各个交叉口的可选相位设计方案、绿信比分配要求、公共信号周期优化范围、相邻交叉口之间的距离、相邻交叉口之间的行驶速度优化范围；步骤S2：选取干道一端的起始交叉口为基准交叉口，并记为交叉口I1；步骤S3：根据基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶时间等价关系以及交叉口Ii‑1与交叉口Ii之间路段行驶的行驶速度优化范围v(i‑1→i)∈[vmin(i‑1→i)，vmax(i‑1→i)]，确定基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶速度优化范围；式中，v(i‑1→i)表示交叉口Ii‑1到交叉口Ii的速度，vmin(i‑1→i)表示交叉口Ii‑1到交叉口Ii的最小速度，vmax(i‑1→i)表示交叉口Ii‑1到交叉口Ii的最大速度；步骤S4：根据绿波设计行驶速度计算公式和行驶速度优化范围，确定不同公共信号周期与不同相位设计方案下基准交叉口与各交叉口之间的绿波行驶速度设计方案；步骤S5：根据以上步骤计算得到多套绿波行驶速度设计方案，选出对应干道始末两端交叉口之间绿波行驶速度v(1,n)最大的设计方案放入最优方案备选集合；步骤S6：从最优方案备选集合中选出路段行驶速度方差最小的作为绿波行驶速度最优设计方案。...

【技术特征摘要】
1.一种面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法，其特征在于：所述该方法包括以下步骤：步骤S1：确定绿波协调设计的已知参数，所述已知参数包括各个交叉口的可选相位设计方案、绿信比分配要求、公共信号周期优化范围、相邻交叉口之间的距离、相邻交叉口之间的行驶速度优化范围；步骤S2：选取干道一端的起始交叉口为基准交叉口，并记为交叉口I1；步骤S3：根据基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶时间等价关系以及交叉口Ii-1与交叉口Ii之间路段行驶的行驶速度优化范围v(i-1→i)∈[vmin(i-1→i)，vmax(i-1→i)]，确定基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶速度优化范围；式中，v(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口Ii的速度，vmin(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口Ii的最小速度，vmax(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口Ii的最大速度；步骤S4：根据绿波设计行驶速度计算公式和行驶速度优化范围，确定不同公共信号周期与不同相位设计方案下基准交叉口与各交叉口之间的绿波行驶速度设计方案；步骤S5：根据以上步骤计算得到多套绿波行驶速度设计方案，选出对应干道始末两端交叉口之间绿波行驶速度v(1,n)最大的设计方案放入最优方案备选集合；步骤S6：从最优方案备选集合中选出路段行驶速度方差最小的作为绿波行驶速度最优设计方案。2.根据权利要求1所述的面向绿波协调控制的路段行驶速度设计方法，其特征在于：所述步骤S3，基准交叉口I1与交叉口Ii之间的行驶时间等价关系表达式如下：式中，S(1→i-1)表示交叉口I1到交叉口Ii-1的距离，v(1→i-1)表示交叉口I1到交叉口Ii-1的行驶速度，S(i-1→i)表示交叉口Ii-1到交叉口I...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢凯，张杰华，徐广辉，林永杰，徐建勋，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州运星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44