一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，包括以下步骤，1)对交通流离散模型Robertson进行修正；2)根据修正的Robertson离散模型，对车流到达交叉口的时间进行预测、以及预测车队到达下游交叉口所需的时间段；3)依据车流到达交叉口的时间与交叉口协调相位绿灯的开启与结束时间的关系，建立干线延误模型，优化交叉口之间的相对相位差。本发明专利技术使得更多的车辆能够连续一次性通过相邻交叉口，减少整个干线的延误，避免了在干线上发生拥堵，提高整条干线的运行效率。

A collaborative optimization method for continuous intersections based on the prediction of arrival time of traffic flow

【技术实现步骤摘要】
一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法
本专利技术涉及智慧交通领域，尤其涉及一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法。
技术介绍
交通干线承载着城市的主要交通负荷，其控制效果直接影响整个路网的交通运行效率。周期、绿信比、相位差是干线协调系统的3个重要参数，与单个交叉口的信号控制相比，相位差是干线协调控制与区域控制独有的参数，相位差的设置可以很大程度的影响干线和区域相邻交叉口车辆的运行效率。干线协调控制就是把干线上连续的交叉口作为一个整体，通过优化某些参数，例如周期、绿信比、相位差、相序等，使得更多的车辆能够连续一次性通过相邻交叉口，避免在干线上发生拥堵。针对干线协调控制，对于协调控制算法研究已经取得丰富的成果，根据优化的目标不同，可以分为两类，1)最大绿波带，以车俩连续通过的带宽度作为评价指标，来研究协调控制效果，典型的算法有图解法、数解法、MAXBAND法，虽然在干线协调中取得了明显的效果，但是该类算法有一定的局限性，其忽略了交通流的离散特性、相交道路转弯车辆以及不均匀到达等因素，容易使得绿波带时距图失去真实的意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)基于干线调查的真实数据，对Robertson离散模型进行修正；/n(2)根据修正的Robertson离散模型，预测车流到达下游交叉口的时间，以及车队到达下游交叉口的时间宽度；/n(3)依据车流到达交叉口的时间与交叉口协调相位绿灯的开启与结束时间的关系，建立干线延误模型；/n(4)基于干线延误模型，优化交叉口之间的相对相位差。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)基于干线调查的真实数据，对Robertson离散模型进行修正；
(2)根据修正的Robertson离散模型，预测车流到达下游交叉口的时间，以及车队到达下游交叉口的时间宽度；
(3)依据车流到达交叉口的时间与交叉口协调相位绿灯的开启与结束时间的关系，建立干线延误模型；
(4)基于干线延误模型，优化交叉口之间的相对相位差。


2.根据权利要求1所述的一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，其特征在于：所述Robertson模型为通过观察数据预测排队行为提出车队离散预测几何分布的一种模型，Robertson模型表达式如下：
qi(ti-1+ti-1,i)＝Fqi-1(ti-1)+(1-F)qi(ti-1+ti-1,i-Δt)
式中：qi(ti-1+ti-1,i)表示交叉口i在时刻ti-1+ti-1,i的车辆到达率；F表示车队在交叉口i-1和交叉口i之间车队的离散系数；qi-1(ti-1)表示交叉口i-1在时刻ti-1的车辆到达率；qi(ti-1+ti-1,i-Δt)表示交叉口i在前一时段ti-1+ti-1,i-Δt车辆的到达率；
车辆行驶时间概率分布函数：g(t)＝F(1-F)t
离散系数为：
其中ti-1,i的表达式为：



即ti-1,i为两个断面之间车辆平均行驶时间的0.8倍。


3.根据权利要求2所述的一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，其特征在于：所述步骤(1)中，根据真实的数据对每个路段的Robertson离散模型的离散系数进行修正，以更好地适应每个路段的交通流特性，具体为：参考Robertson模型，由于下游交叉口i检测器断面ti-1+ti-1,i时刻车辆的到达情况与上游交叉口i-1检测器断面ti-1、下游交叉口i检测器断面ti-1+ti-1,i-Δt时刻通过的交通流有关，所以根据检测获取该数据，构建Robertson的二元回归模型：
qi(ti-1+ti-1,i)＝aqi-1(ti-1)+bqi(ti-1+ti-1,i-Δt)
通过检测器检测获取的数据，求出每个路段的回归系数a和b，实现对Robertson离散模型的修正。


4.根据权利要求1所述的一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，其特征在于：所述步骤(2)具体如下：
假设交叉口i相对于i-1的相对相位差为Oi,i-1，交叉口1的协调相位的起始时间为起始时间0，即t1＝0，交叉口n协调相位的起始时间满足如下式子：



假设车队在上游交叉口i-1的通过的时间宽度为Ki-1，通过Robertson二元回归模型，在下游交叉口i停车线的车辆到达率大于定值qp的时间段累加，得到的车队在下游交叉口i通过需要的时间宽度为Ki，Ki是满足下式中k的最大值：
qi(ti-1+ti-1,i+k)≥qpk＝0,1,2...
利用得到的ti-1,i，基于Robertson二元回归的离散模型，预测车流在下游交叉口i时间点ti-1+ti-1,i+k的车流到达率为：
qi(ti-1+ti-1,i+k)＝aqi-1(ti+k)+bqi(ti-1+ti-1,i+k-1)
其中k为整数，且0≤k≤Ki。


5.根据权利要求1所述的一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，其特征在于：所述的干线延误包括六种情形的延误，具体为：设gi为交叉口i协调相位绿灯时间，以上行方向为例，根据车队头车到达的时间ti-1+ti-1,i与车队尾车到达的时间ti-1+ti-1,i+Ki相对于交叉口i协调相位的绿灯启亮时刻与结束时刻的关系，第一种延误情形为ti-1+ti-1,i≥ti且ti-1+ti-1,i+Ki≤ti+gi：
即从上游交叉口i-1协调相位驶来的车队头车和尾车都在在下游交叉口i协调相位绿灯期间到达，车队可无阻碍的通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄贤恒，徐甲，谢竞成，丁楚吟，邹开荣，郭海锋，
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