一种行人二次过街交叉口信号协调优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种行人二次过街交叉口信号协调优化控制方法，该方法通过实时获取各个车道与人行横道处交通到达率作为数据输入，根据实时需求进行二次过街交叉口效率状态实时监测与优化。具体控制优化步骤包括：1)行人二次过街非冲突信号相位的信号方案集合生成，2)行人二次过街最优相序信号方案确定，3)信号方案参数协调优化，得到最优信号方案控制参数下发指令给信号机。本发明专利技术得到优化信号方案并实时在线监测优化，行人二次过街信号交叉口安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种行人二次过街交叉口信号协调优化控制方法


[0001]本专利技术涉及交通管理控制领域，特别是一种行人二次过街交叉口信号协调优化控制方法。

技术介绍

[0002]我国交通流过街特有特点是混合交通流过街，包括行人的慢行交通过街同样是至关重要一部分。城市机动化出行的高速增长进一步加剧了交通拥堵、道路交通安全、交通能源消耗与交通环境污染等交通问题。慢行交通反而有绿色环保以及有益处身体健康的优点，成为当下提倡的交通方式，行人过街效率往往又会影响整个交通流过街效率，行人二次过街效率提升是落实“慢行优先”政策必要条件。
[0003]传统行人二次过街信号方案是行人过街基于跟随机动车相位完成过街，是路权弱势一方。传统交叉口组织与控制方法中往往弱化甚至完全不考虑行人指标，导致行人二次过街出行延误大，进而导致组织混乱、乱闯红灯现象，进一步干扰正常机动车车运行，降低整个交叉口的运行效率。现有交叉口二次过街信号控制优化以车辆延误为优化目标，确定绿灯时长参数，不能精细化对二次过街信号交叉口进行优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种行人二次过街交叉口信号协调优化控制方法，综合考虑行人和车辆延误指标，基于行人和车辆延误权重的信号方案协调动态优化的控制方法，旨在兼顾行人和车辆运行效率下，提高二次过街交叉口运行效率。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006]根据本专利技术提出的一种行人二次过街交叉口信号协调优化控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤A、构建行人二次过街的交叉口信号方案集合，并执行步骤B；
[0008]步骤B、实时采集交通数据，并根据采集的交通数据计算得到周期行人平均延误和周期车辆平均延误并执行步骤C；具体如下：
[0009]步骤B1、采集交通数据，具体如下：
[0010]采集每个车道车辆到达饱和情况下饱和流率并存储；
[0011]实时采集并记录当前运行的信号方案的控制参数；其中，信号方案是指交叉口信号方案；
[0012]采集每个车道车辆到达率、每个人行横道处行人到达率并存储；
[0013]步骤B2、根据采集的交通数据计算得到周期行人平均延误和周期车辆平均延误；具体如下：
[0014]采集当前运行的信号方案的周期内行人到达交叉口与离开交叉口时间差并累加和，得到每个信号方案的周期内行人总延误，该行人总延误然后除以总人数，得到当前运行
的信号方案的周期内行人平均延误，该行人平均延误称为周期行人平均延误；
[0015]采集当前运行的信号方案的周期内车辆到达交叉口与离开交叉口时间差并累加和，得到每个信号方案的周期内车辆总延误，该车辆总延误除以总车辆数，得到当前运行的信号方案的周期内车辆平均延误，该车辆平均延误称为周期车辆平均延误；
[0016]步骤C、对车辆延误、行人过街延误分别进行判断；具体如下：
[0017]步骤C1、车辆延误判断：
[0018]判断当前运行的交叉口信号方案在交叉口运行产生的周期车辆平均延误是否超过车辆延误预设定阈值，若是超过车辆延误预设定阈值并且步骤C1的上一步骤为步骤B，则执行步骤D；若是超过车辆延误预设定阈值并且步骤C1的上一步骤为步骤D，则执行步骤E；若是超过车辆延误预设定阈值并且步骤C1的上一步骤为步骤E，调小行人过街延误权重值θ并执行步骤E2～步骤E5；若未超过车辆延误预设定阈值，则执行步骤 C2；
[0019]步骤C2、行人过街延误判断：
[0020]判断当前运行的交叉口信号方案在交叉口运行产生的周期行人平均延误是否超过行人延误设定阈值，若超过并且步骤C1的上一步骤为步骤B则执行步骤D，若超过并且步骤C1的上一步骤为步骤D则执行步骤E，若超过并且步骤C1的上一步骤为步骤E，调大行人过街延误权重值θ并执行步骤E2～步骤E5；如未超过，则下发当前信号方案给信号机并返回步骤B；
[0021]步骤D、计算步骤A中交叉口信号方案集合中的每种交叉口信号方案的周期行人平均延误，比较各个信号方案下周期行人平均延误大小，选择周期行人平均延误最小的信号方案M为目标信号方案；具体如下：
[0022]步骤D1、利用行人延误公式，计算步骤A中交叉口信号方案集合中的每种交叉口信号方案在步骤B采集到的交通数据下的周期行人平均延误；具体如下：
[0023]步骤D11、统计步骤A中每种信号方案下行人二次过街绿灯时间；
[0024]步骤D12、计算步骤A中每种信号方案下每个方向下行人第二阶段过街绿灯时间相对第一阶段绿灯时间启动偏移值；
[0025]步骤D13、利用步骤D11得到的绿灯时间、步骤D12得到的偏移值、步骤B中实时行人到达率，利用二次过街延误模型计算步骤A中每种交叉口信号方案集合中的每种交叉口信号方案下每个方向行人二次过街情况的延误，利用一次过街延误模型计算每个方向行人一次过街情况的延误，并将每个方向行人二次过街情况的延误和每个方向行人一次过街情况的延误累加取平均求得每种信号方案下周期行人平均延误；
[0026]步骤D2、计算步骤A中每种信号方案在步骤B采集的交通数据下交叉口周期车辆平均延误；具体如下：
[0027]基于步骤B中采集的交通数据，利用车辆延误公式，计算信号方案的周期内每个相位下车辆平均延误，累加得到每种交叉口信号方案下交叉口周期车辆平均延误；
[0028]步骤D3、基于步骤D1的周期行人平均延误，比较各个信号方案下周期行人平均延误大小，选择周期行人平均延误最小的信号方案M为目标信号方案，方案M作为步骤 C中的当前运行的交叉口信号方案，步骤D2得到的方案M的交叉口周期车辆平均延误、步骤D3得到的方案M的周期行人平均延误分别作为步骤C中的当前运行的交叉口信号方案在交叉口运行产生的周期车辆平均延误、当前运行的交叉口信号方案在交叉口运行产生的周期行人平
均延误；并返回步骤C；
[0029]步骤E、获得最优绿灯时长的信号方案N，并计算信号方案N的行人周期平均延误和周期车辆平均延误并执行步骤C；具体如下：
[0030]步骤E1、设置行人过街延误权重值θ；
[0031]步骤E2、基于步骤D3得到的信号方案M构建周期平均行人延误与周期车辆平均延误最小化目标函数；
[0032]步骤E3、构建信号周期、绿灯时长、与安全岛承载人数优化约束条件；
[0033]步骤E4、步骤E2和E3构造出了非线性整数优化公式和约束，求解E2和E3构造的非线性整数规划得到最优绿灯时长的信号方案N；
[0034]步骤E5、利用步骤D中车辆延误公式和行人延误公式计算步骤E4中信号方案N 的周期行人平均延误和周期车辆平均延误，并将信号方案N的周期行人平均延误和周期车辆平均延误分别作为步骤C中的当前运行的交叉口信号方案在交叉口运行产生的周期行人平均延误、当前运行的交叉口信号方案在交叉口运行产生的周期车辆平均延误；信号方案N作为步骤C中的当前运行的交叉口信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行人二次过街交叉口信号协调优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、构建行人二次过街的交叉口信号方案集合，并执行步骤B；步骤B、实时采集交通数据，并根据采集的交通数据计算得到周期行人平均延误和周期车辆平均延误并执行步骤C；具体如下：步骤B1、采集交通数据，具体如下：采集每个车道车辆到达饱和情况下饱和流率并存储；实时采集并记录当前运行的信号方案的控制参数；其中，信号方案是指交叉口信号方案；采集每个车道车辆到达率、每个人行横道处行人到达率并存储；步骤B2、根据采集的交通数据计算得到周期行人平均延误和周期车辆平均延误；具体如下：采集当前运行的信号方案的周期内行人到达交叉口与离开交叉口时间差并累加和，得到每个信号方案的周期内行人总延误，该行人总延误然后除以总人数，得到当前运行的信号方案的周期内行人平均延误，该行人平均延误称为周期行人平均延误；采集当前运行的信号方案的周期内车辆到达交叉口与离开交叉口时间差并累加和，得到每个信号方案的周期内车辆总延误，该车辆总延误除以总车辆数，得到当前运行的信号方案的周期内车辆平均延误，该车辆平均延误称为周期车辆平均延误；步骤C、对车辆延误、行人过街延误分别进行判断；具体如下：步骤C1、车辆延误判断：判断当前运行的交叉口信号方案在交叉口运行产生的周期车辆平均延误是否超过车辆延误预设定阈值，若是超过车辆延误预设定阈值并且步骤C1的上一步骤为步骤B，则执行步骤D；若是超过车辆延误预设定阈值并且步骤C1的上一步骤为步骤D，则执行步骤E；若是超过车辆延误预设定阈值并且步骤C1的上一步骤为步骤E，调小行人过街延误权重值θ并执行步骤E2～步骤E5；若未超过车辆延误预设定阈值，则执行步骤C2；步骤C2、行人过街延误判断：判断当前运行的交叉口信号方案在交叉口运行产生的周期行人平均延误是否超过行人延误设定阈值，若超过并且步骤C1的上一步骤为步骤B则执行步骤D，若超过并且步骤C1的上一步骤为步骤D则执行步骤E，若超过并且步骤C1的上一步骤为步骤E，调大行人过街延误权重值θ并执行步骤E2～步骤E5；如未超过，则下发当前信号方案给信号机并返回步骤B；步骤D、计算步骤A中交叉口信号方案集合中的每种交叉口信号方案的周期行人平均延误，比较各个信号方案下周期行人平均延误大小，选择周期行人平均延误最小的信号方案M为目标信号方案；具体如下：步骤D1、利用行人延误公式，计算步骤A中交叉口信号方案集合中的每种交叉口信号方案在步骤B采集到的交通数据下的周期行人平均延误；具体如下：步骤D11、统计步骤A中每种信号方案下行人二次过街绿灯时间；步骤D12、计算步骤A中每种信号方案下每个方向下行人第二阶段过街绿灯时间相对第一阶段绿灯时间启动偏移值；步骤D13、利用步骤D11得到的绿灯时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈为杰，叶智锐，王超，施晓蒙，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：