一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法技术

本发明专利技术公开了一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，其计算步骤如下：1）确定非封闭式协调线网的交叉节点；2）确定非封闭式协调线网的协调线路；3）针对各交叉节点完成各协调线路的结合；4）计算终止相交线路的最佳相位相序组合方案；5）确定所有交叉节点与交叉口的最佳相位相序设置方案。本发明专利技术不仅可以精确计算非封闭式协调线网中各个交叉节点及非交叉节点交叉口的最佳相位差取值，还可以优化线网中交叉口的相位相序组合，实现了相位相序与相位差的全局优化。

An optimization method of signal phase sequence for non closed coordination network

【技术实现步骤摘要】
一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法
本专利技术涉及交通信号控制
，更具体的，涉及一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法。
技术介绍
数解法是目前较为常用的一种干道绿波协调控制设计方法，其采用数值计算方式，根据交叉口理想位置与实际位置之间的差值关系，通过寻求最小偏移绿信比，以确定绿波协调效果最佳的信号相位相序以及其他控制参数，可以实现对公共信号周期、相位差以及信号相序的解耦优化。对比于模型法，数解法的计算速度较快，且可以获得较为理想的绿波协调控制效果，具有良好的通用性与广泛的适用范围。但到目前为止，关于数解法的研究仅仅停留在干道绿波协调控制设计阶段，尚没有推广应用于区域绿波协调控制领域。如现有技术文献卢凯，刘永洋，吴焕，等人发表的论文《非对称通行条件下的双向绿波协调控制数解算法》(中国公路学报，2015，第28卷第6期)。对此，本专利技术将给出一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，针对非封闭式协调线网，引入结合法求解思想与数解法计算方法，对非封闭式协调线网中交叉口的信号相位相序进行组合式绿波协调控制设计，实现对非封闭式协调线网交叉口信号相位相序方案的整体优化，以解决交通网络信号优化求解所面临的维数灾难问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用结合法思想将数解法扩展应用于区域信号协调控制领域，提供一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，具体表现为针对非封闭式协调线网，通过将交叉干线逐对进行两两结合、合二为一，依次确定各条干线的最佳相位相序组合方案，最终得到该非封闭式协调线网的全局最优相位相序组合方案，实现了协调线网信号相位相序的整体优化。本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，协调区域内存在n条互不构成封闭路网的相交协调线路，协调线网中各交叉口的公共信号周期为C，所述该优化方法包括以下步骤：S1、确定非封闭式协调线网的交叉节点；S2、确定非封闭式协调线网的协调线路；S3、针对各交叉节点完成各协调线路的结合；S4、计算终止相交线路的最佳相位相序组合方案；S5、确定所有交叉节点与交叉口的最佳相位相序设置方案。进一步地，步骤S1具体是确定非封闭式协调线网的起始交叉节点、第二交叉节点、第三交叉节点直至终止交叉节点，步骤如下：S101、在非封闭式协调线网内，将各相交线路的节点交叉口依次连接成为一条折线；S102、取折线任意一端的节点交叉口作为起始交叉节点I1，另一端的节点交叉口则为终止交叉节点In-1；S103、以起始交叉口为基准，依次为其余各节点交叉口命名，第i个节点交叉口命名为Ii，交叉口Ii的可选信号相位相序设置方式记为信号相位相序设置方式bi通常有9种：对称放行1种、进口单放4种、搭接放行4种，故bi≤9。进一步地，步骤S2具体是确定非封闭式协调线网的起始协调线路、第二协调线路、第三协调线路直至终止协调线路及终止相交线路，具体步骤如下：S201、在包含起始交叉节点I1的线路中，选取仅含一个交叉节点的线路作为起始协调线路A1；S202、去掉协调线路A1，在包含第二交叉节点I2的线路中，选取仅含一个交叉节点的线路作为第二协调线路A2；S203、依次为非封闭式协调线网中的其余交叉线路命名，即去掉协调线路Ai-1，在包含第i交叉节点Ii的线路中，选取仅含一个交叉节点的线路作为第i协调线路Ai，其中，在经过终止交叉节点的两条相交线路中，将线路上存在其他已标记交叉节点的线路命名为终止协调线路，另一条相交线路则命名为终止相交线路；第i协调线路上的第j个交叉口被记为I(i,j)，交叉口I(i,j)的可选信号相位相序设置方式记为信号相位相序设置方式通常有9种：对称放行1种、进口单放4种、搭接放行4种，故b(i,j)≤9。进一步地，步骤S3是针对各交叉节点，计算各种可选信号相位相序设置方式下协调线路上其余交叉口的最佳相位相序组合方案，依次完成各协调线路的结合，具体步骤如下：在第i协调线路上，根据基准交叉口Ii的各种可选信号相位相序设置方式，计算其余各交叉口I(i,j)在各种相位相序组合方案下与基准交叉口Ii之间的理想间距d(i,j)应满足式中，表示交叉口I(i,j)与基准交叉口Ii之间的双向平均行驶车速，交叉口I(i,j)的偏移绿信比应满足式中，s(i,j)表示交叉口I(i,j)与基准交叉口Ii之间的实际交叉口间距；在第i协调线路上，基准交叉口Ii的偏移绿信比为零，根据其余交叉口的各种可能相位相序组合方案，取各交叉口偏移绿信比的最大值与最小值之差作为线路偏移绿信比；在第i协调线路上，当交叉节口Ii的信号相位相序设置方式为时，最佳相位相序组合方案为使得当前线路偏移绿信比与对应的已协调线路偏移绿信比之和，即当前累积偏移绿信比达到最小值的各交叉口相位相序组合方案；S301、针对起始交叉口节点I1，计算各种可选相位相序设置方式下起始协调线路A1上其余交叉口的最佳相位相序组合方案并将所对应的偏移绿信比之和计入起始交叉节点I1作为累积偏移绿信比完成起始协调线路A1与相交协调线路的结合；S302、针对第二交叉节点I2，计算各种可选相位相序设置方式下第二协调线路A2上其余交叉口的最佳相位相序组合方案并将所对应的偏移绿信比之和计入第二交叉节点I2作为累积偏移绿信比完成第二协调线路A2与相交协调线路的结合；S303、以此类推，直至针对终止交叉节点，完成终止协调线路与终止相交线路的结合。进一步地，步骤S4计算终止相交线路的最佳相位相序组合方案步骤如下：S401、以终止相交线路An上的任意交叉口作为基准交叉口，计算在An所有交叉口的各种可选相位相序设置方式组合情况下，所有线路的累积偏移绿信比；S402、以所有线路的累积偏移绿信比之和最小为目标，将其对应的终止相交线路An的交叉口相位相序设置方式确定为终止相交线路An的最佳相位相序组合方案。进一步地，步骤S5是依据步骤S4再依次反推确定所有交叉节点与交叉口的最佳相位相序设置方案，所述反推的步骤如下：S501、根据终止相交线路An的最佳相位相序组合方案，可得与上一协调线路An-1相交的终止交叉节点In-1的最佳相位相序设置方式由反推上一协调线路An-1的最佳相位相序组合方案其中，kn-1代表的是交叉节点In-1的第k个可选相位相序设置方式；bn-1代表的是交叉节点In-1的第b个可选相位相序设置方式；S502、以此类推，依次根据已确定协调线路的最佳相位相序组合方案，由上一协调线路相交的交叉节点的最佳相位相序设置方式，反推上一协调线路的最佳相位相序组合方案，直至确定起始协调线路A1上各交叉口的最佳相位相序组合方案。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果如下：1)本专利技术不仅可以精确计算非封闭式协调线网中各个交叉节点及非交叉节点交叉口的最佳相位差取值，还可以优化线网中交叉口的相位相序组合，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，其特征在于：协调区域内存在n条互不构成封闭路网的相交协调线路，协调线网中各交叉口的公共信号周期为C，所述该优化方法包括以下步骤：/nS1、确定非封闭式协调线网的交叉节点；/nS2、确定非封闭式协调线网的协调线路；/nS3、针对各交叉节点完成各协调线路的结合；/nS4、计算终止相交线路的最佳相位相序组合方案；/nS5、确定所有交叉节点与交叉口的最佳相位相序设置方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，其特征在于：协调区域内存在n条互不构成封闭路网的相交协调线路，协调线网中各交叉口的公共信号周期为C，所述该优化方法包括以下步骤：
S1、确定非封闭式协调线网的交叉节点；
S2、确定非封闭式协调线网的协调线路；
S3、针对各交叉节点完成各协调线路的结合；
S4、计算终止相交线路的最佳相位相序组合方案；
S5、确定所有交叉节点与交叉口的最佳相位相序设置方案。


2.根据权利要求1所述的面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，其特征在于：步骤S1具体是确定非封闭式协调线网的起始交叉节点、第二交叉节点、第三交叉节点直至终止交叉节点，步骤如下：
S101、在非封闭式协调线网内，将各相交线路的节点交叉口依次连接成为一条折线；
S102、取折线任意一端的节点交叉口作为起始交叉节点I1，另一端的节点交叉口则为终止交叉节点In-1；
S103、以起始交叉口为基准，依次为其余各节点交叉口命名，第i个节点交叉口命名为Ii，交叉口Ii的可选信号相位相序设置方式记为信号相位相序设置方式bi通常有9种：对称放行1种、进口单放4种、搭接放行4种，故bi≤9。


3.根据权利要求1所述的面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，其特征在于：步骤S2具体是确定非封闭式协调线网的起始协调线路、第二协调线路、第三协调线路直至终止协调线路及终止相交线路，具体步骤如下：
S201、在包含起始交叉节点I1的线路中，选取仅含一个交叉节点的线路作为起始协调线路A1；
S202、去掉协调线路A1，在包含第二交叉节点I2的线路中，选取仅含一个交叉节点的线路作为第二协调线路A2；
S203、依次为非封闭式协调线网中的其余交叉线路命名，即去掉协调线路Ai-1，在包含第i交叉节点Ii的线路中，选取仅含一个交叉节点的线路作为第i协调线路Ai，其中，在经过终止交叉节点的两条相交线路中，将线路上存在其他已标记交叉节点的线路命名为终止协调线路，另一条相交线路则命名为终止相交线路；第i协调线路上的第j个交叉口被记为I(i,j)，交叉口I(i,j)的可选信号相位相序设置方式记为信号相位相序设置方式通常有9种：对称放行1种、进口单放4种、搭接放行4种，故b(i,j)≤9。


4.根据权利要求1所述的面向非封闭式协调线网的信号相位相序优化方法，其特征在于：步骤S3是针对各交叉节点，计算各种可选信号相位相序设置方式下协调线路上其余交叉口的最佳相位相序组合方案，依次完成各协调线路的结合，具体步骤如下：
在第i协调线路上，根据基准交叉口Ii的各种可选信号相位相序设置方式，计算其余各交叉口I(i,j)在各种相位相序组合方案下与基准交叉口Ii之间的理想间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢凯，江书妍，周志洁，首艳芳，林永杰，徐建闵，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44