一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法技术

本发明专利技术公开了交通信号领域的一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法，包括步骤S1：采集交叉口各方向组的交通流参数，定义各方向上的直行交通流与对向上的左转交通流为冲突交通流对；S2：基于交通流量比，统计由各方向组的冲突交通流对构成的关键交通流组合K以及对应的非关键交通流组合K

A fast generation method of intersection signal timing scheme tending to target saturation

【技术实现步骤摘要】
一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法


[0001]本专利技术涉及交通信号领域，具体是一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法。

技术介绍

[0002]交通信号控制从本质上来说，是对交叉口不同转向交通流的时间通行权的分配，在降低交通冲突、保证通行秩序的前提下，尽可能提高路口各方向的通行能力或通行效率。信号配时方案是信号控制中的重要参数。到目前为止，信号配时的方法可以分为三种：人工经验法、公式法和启发式求解法。
[0003]人工经验法是最为传统的方法，在设计初始方案的基础上，通过不断对实际效果的观察逐步调整配时方案，从而得到适应实际场景的最佳方案。但是，该方法耗时长、效率低，难以适应不断变化的交通需求，不利于持续性优化。
[0004]公式法，即使用Webster公式直接进行周期的计算和各相位绿灯时间的分配，但是存在应用场景局限，易出现公式失效和方案饱和度过低、绿灯空放严重问题。
[0005]启发式求解法则是在给定相位相序的前提下，利用包括遗传算法、模糊控制等在内的启发式算法进行“满意”配时方案的搜索。缺陷在于，启发式求解法往往需要大量的迭代计算，来保证满意解更接近最优解，算法求解耗时较长，且容易陷入局部最优解。
[0006]针对现有技术存在的不同程度的缺陷，申请人从交叉口信号配时的关键出发，提出了一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法，解决当前信号配时方案优化速度慢、限制条件多的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法，包括步骤如下：
[0010]S1：采集交叉口各方向组的交通流参数，定义直行交通流与对向的左转交通流为冲突交通流对；
[0011]S2：基于交通流量比，统计由各方向组的冲突交通流对构成的关键交通流组合K以及对应的非关键交通流组合K
not
，选择流量比之和最大的关键交通流组合K与对应的非关键交通流组合K
not
作为目标对象；
[0012]S3：根据期望饱和度，调整目标对象中的关键交通流组合K中各交通流的绿灯时间，确定信号控制周期；
[0013]S4：根据期望饱和度和方向绿灯总时间，调整目标对象中的非关键交通流组合K
not
中各交通流的绿灯时间。
[0014]在一些实施例中，S3具体包括以下步骤：
[0015]S31：令目标对象中的关键交通流组合K中的各交通流绿灯时间G均为最小绿灯时
间
[0016]S32：通过以下公式计算各交通流的饱和度R与信号周期C，其中
[0017][0018][0019]G
i
表示交通流i的绿灯时间；L
i
表示交通流i的过渡时间；R
i
表示交通流i的饱和度；q
i
表示交通流i的流量；Q
i
表示交通流i的饱和流量；
[0020]S33：判断“C<最大信号周期”是否成立：若成立，则转为S34；若不成立，则转为S35；
[0021]S34：选择饱和度最大的交通流x，判断“R
x
>期望饱和度”是否成立：若成立，则令G
x
＝
x
+1，返回S32；若不成立，则转为S35；
[0022]S35：输出关键交通流组合K中的各交通流绿灯时间。
[0023]在一些实施例中，S4具体包括以下步骤：
[0024]S41：令目标对象中的非关键交通流组合K
not
中的各交通流绿灯时间与S35输出的结果相同；
[0025]S42：判断非关键交通流组合K
not
中冲突交通流对中的最大饱和度是否大于期望饱和度，若大于，则调整最大饱和度对应的交通流绿灯时间增加1s，同时调整该冲突交通流对中的另一个交通流绿灯时间减1s；
[0026]S43：重复S42，调整过程中交通流绿灯时间不小于最小绿灯时间，直至最大饱和度小于期望饱和度，或者任一冲突交通流对的调整次数达到最大调整次数M结束，M＝C。
[0027]本专利技术至少具有如下有益效果：
[0028](1)通过对交叉口关键交通流组合提取，抓住方案优化的主要矛盾点，优化重点明确，更易满足实际需求；
[0029](2)优化过程模拟人工调优过程，优化方向明确、优化次数非常少，优化所需时间是启发式求解法的万分之一，且优化结果更为准确。
[0030](3)对于不同流量场景，本专利技术均能提供最优的配时方案，无应用限制。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的整体流程图；
[0032]图2为本专利技术的S3的具体流程图；
[0033]图3为本专利技术提供的十字交叉口的示意图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]参见图1，一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法，包括步骤如
下：
[0036]S1：采集交叉口各方向组的交通流参数，包括车道信息、交通流绿灯时间、饱和交通流等。定义直行交通流与对向的左转交通流为冲突交通流对。例如，十字交叉路口包括南北与东西两个方向组，南北、东西方向组存在的直行交通流有{N
s
,E
s
,S
s
,W
s
}，左转交通流有{N
L
,E
L
,S
L
,W
L
}。则南北方向组存在两个冲突交通流对，分别为{N
S
,S
L
}和{N
L
,S
s
}，东西方向组存在两个冲突交通流对，分别为{E
s
,W
L
}和{E
L
,W
s
}。
[0037]上述符号E、S、W、N分别代表东(Esat)、南(South)、西(West)、北(North)，S代表直行(Straight)，L代表左转(Left)。
[0038]S2：基于交通流量比，统计由各方向组的冲突交通流对构成的关键交通流组合K以及对应的非关键交通流组合K
not
。如图3所示，关键交通流组合K和非关键交通流组合分别由两个方向组上的一个冲突交通流对组成，可得到的组合方式包括如下几种：
[0039]a.K＝{N
s
,S<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法，其特征在于，包括步骤如下：S1：采集交叉口各方向组的交通流参数，定义直行交通流与对向的左转交通流为冲突交通流对；S2：基于交通流量比，统计由各方向组的冲突交通流对构成的关键交通流组合K以及对应的非关键交通流组合K
not
，选择流量比之和最大的关键交通流组合K与对应的非关键交通流组合K
not
作为目标对象；S3：根据期望饱和度，调整目标对象中的关键交通流组合K中各交通流的绿灯时间，确定信号控制周期；S4：根据期望饱和度和方向绿灯总时间，调整目标对象中的非关键交通流组合K
not
中各交通流的绿灯时间。2.根据权利要求1所述的一种趋于目标饱和度的交叉口信号配时方案快速生成方法，其特征在于，S3具体包括以下步骤：S31：令目标对象中的关键交通流组合K中的各交通流绿灯时间G均为最小绿灯时间S32：通过以下公式计算各交通流的饱和度R与信号周期C，其中S32：通过以下公式计算各交通流的饱和度R与信号周期C，其中G
i
表示交通流i的绿灯时间；L
i
表示交通流i的过渡时间；R
i
表示交通流i的饱和度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕潭，吕婷，宋志洪，
申请(专利权)人：安徽科力信息产业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：