高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法技术

高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，属于交通信号控制领域。S1建立基于电警数据的排队消散波模型；S2建立高负荷状态下强关联交叉口群车流运行特征表达模型；S3基于车辆时间累计图动态描述强关联路段驶入

【技术实现步骤摘要】
高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法


[0001]高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，属于交通信号控制领域。

技术介绍

[0002]随着城市的发展，城市交通流量日益剧增，城市道路网密度也逐渐增加，交叉口作为交通流改变流向的地点，相邻交叉口之间的关联性也更加明显，交叉口扮演着重要的角色，对路网中交叉口群的研究也越来越受到人们的重视。因此对网络交叉口群进行子区域划分，采用区域协调控制越来越受到国内外学者的关注。我国城市路网中存在大量的强关联交叉口(间距较短易引发关联效应的相邻交叉口)，近年来随着交通压力不断增大，强关联交叉口群在高峰期经常出现关联拥堵问题，使得交叉口秩序混乱和拥堵加剧。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种解决了强关联交叉口群在高峰期易发生双向链式拥堵的问题的高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0005]S1建立基于电警数据的排队消散波模型；
[0006]S2建立高负荷状态下强关联交叉口群车流运行特征表达模型；
[0007]S3基于车辆时间累计图动态描述强关联路段驶入
‑
驶出时空演化特征；
[0008]S4建立强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化模型；
[0009]S5确定单向链式防堵控制相位差；
[0010]S6确定双向链式防堵控制相位差，并进行链式防堵控制方案设计。
[0011]优选的，所述的排队消散波模型为：
[0012][0013]其中，V
w
为排队消散波速度，T
hct
为排队尾车通过停止线时刻，T1为排队头车通过停止线时刻，L
tcd
为一周期内通过的最后一辆排队车辆从启动到通过停止线的距离，T
tcd
为排队尾车从启动到通过停止线所需的时间。
[0014]优选的，一周期内通过的最后一辆排队车辆从启动到通过停止线的距离L
tcd
为：
[0015][0016]其中，L
eff
为有效车辆长度，Q
que
为一个周期内目标相位排队车辆数，n为目标相位对应进口车道数；
[0017]排队尾车从启动到通过停止线所需的时间T
tcd
为：
[0018][0019]其中，a为排队车辆起动加速度，v
f
为自由流速度。
[0020]优选的，所述方法还包括，建立高负荷状态强关联下游交叉口车辆驶出特征表达模型：
[0021][0022]其中，为交叉口i+1一周期直行相位驶出车辆总数，S为饱和流率，为交叉口i+1上行方向渠化段外车流中直行车所占比例，t
OA
为饱和流率驶出阶段时间，t
AB
为非饱和流率驶出阶段时间；
[0023][0024]其中，L
c
和L
b
分别为交叉口i+1进口道渠化段长度和展宽段长度，l0为车辆启动损失时间，为交叉口i+1南北直行相位绿灯时间。
[0025]优选的，所述方法还包括，建立高负荷状态强关联上游交叉口车辆驶入特征表达模型为：
[0026][0027][0028]其中，为重交通流向中交叉口i直行驶入能力，为左转驶入能力；为轻交通流向中交叉口i+1直行驶入能力，为左转驶入能力，为上行方向驶入总量，为驶出总量。
[0029]优选的，所述方法还包括，建立高负荷状态下强关联交叉口群驶入
‑
驶出特征表达模型：
[0030][0031]0≤T≤C；
[0032]其中，为优化前交叉口i轻交通流向二次排队车辆数最大值，和分别为交叉口i轻交通流向过饱和相位渠化段车道数和长度；和分别为轻交通流向路段车道
数和长度。
[0033]优选的，两交叉口重交通流向链式防堵控制相位差t
i,i+1
为：
[0034][0035]其中，t
i,f
为排队车辆首车在交叉口i出口道停车等待时间，为排队消散波V
w
从交叉口i+1进口道停止线传播至交叉口i进口道停止线所用时间，为交叉口i链式防堵相位绿灯启亮后车队首车行驶至该交叉口出口道所用时间。
[0036]优选的，排队消散波V
w
从交叉口i+1进口道停止线传播至交叉口i进口道停止线所用时间为交叉口i链式防堵相位绿灯启亮后车队首车行驶至该交叉口出口道所用时间为分别为：
[0037][0038]其中，为交叉口i内部空间重交通流向可容纳车辆数，为交叉口i+1车辆平均驶出速率，a1为车辆启动加速度，L
i,i+1
为交叉口i与i+1间距，为交叉口i南北停止线间隔；
[0039]排队车辆首车在交叉口i出口道停车等待时间t
i,f
为：
[0040][0041]其中，为南北左转相位绿灯时间，为交叉口i+1南北左转相位绿灯时间，为交叉口i的南北直行相位绿灯时间。
[0042]优选的，交叉口i内部空间重交通流向可容纳车辆数为
[0043][0044]交叉口i+1车辆平均驶出速率为
[0045][0046]其中：为南北直行进口道车道数。
[0047]优选的，所述双向链式防堵控制相位差为：
[0048]T
i,i+1
＝min{t
i,i+1
,t
i+1,i
}；
[0049]其中，T
i,i+1
为交叉口i与i+1双向防溢流控制相对相位差，t
i+1,i
为轻交通流向相对相位差。
[0050]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：
[0051]本高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法的综合考虑上游交叉口驶入能力、下游交叉口驶出能力以及相位差的影响，建立了以交叉口群不发生链式拥堵即路段剩余容量大于等于零为目标的高负荷状态下强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化模型，能够适用于各种交通条件下的链式防堵控制方案设计。本高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法对强关联交叉口群在高负荷状态下车流运行特征进行深入解析，建立了基于电警数据的排队消散波模型，专利技术了高负荷状态下强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，解决了强关联交叉口群在高峰期易发生双向链式拥堵的问题。
附图说明
[0052]图1为本专利技术的流程图；
[0053]图2是本专利技术强关联交叉口群示意图；
[0054]图3是本专利技术高负荷状态下交通波示意图；
[0055]图4是本专利技术直行相位驶出特征分析示意图；
[0056]图5是本专利技术驶入与驶出车辆时间累计示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，其特征在于：包括如下步骤：S1建立基于电警数据的排队消散波模型；S2建立高负荷状态下强关联交叉口群车流运行特征表达模型；S3基于车辆时间累计图动态描述强关联路段驶入
‑
驶出时空演化特征；S4建立强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化模型；S5确定单向链式防堵控制相位差；S6确定双向链式防堵控制相位差，并进行链式防堵控制方案设计。2.根据权利要求1所述的高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，其特征在于：所述的排队消散波模型为：其中，V
w
为排队消散波速度，T
hct
为排队尾车通过停止线时刻，T1为排队头车通过停止线时刻，L
tcd
为一周期内通过的最后一辆排队车辆从启动到通过停止线的距离，T
tcd
为排队尾车从启动到通过停止线所需的时间。3.根据权利要求2所述的高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，其特征在于：一周期内通过的最后一辆排队车辆从启动到通过停止线的距离L
tcd
为：其中，L
eff
为有效车辆长度，Q
que
为一个周期内目标相位排队车辆数，n为目标相位对应进口车道数；排队尾车从启动到通过停止线所需的时间T
tcd
为：其中，a为排队车辆起动加速度，v
f
为自由流速度。4.根据权利要求1所述的高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，其特征在于：所述方法还包括，建立高负荷状态强关联下游交叉口车辆驶出特征表达模型：其中，为交叉口i+1一周期直行相位驶出车辆总数，S为饱和流率，为交叉口i+1上行方向渠化段外车流中直行车所占比例，t
OA
为饱和流率驶出阶段时间，t
AB
为非饱和流率驶出阶段时间；
其中，L
c
和L
b
分别为交叉口i+1进口道渠化段长度和展宽段长度，l0为车辆启动损失时间，为交叉口i+1南北直行相位绿灯时间。5.根据权利要求4所述的高负荷状态强关联交叉口群链式防堵控制相位差优化方法，其特征在于：所述方法还包括，建立高负荷状态强关联上游交叉口车辆驶入特征表达模型为：为：其中，为重交通流向中交叉口i直行驶入能力，为左转驶入能力；为轻交通流向中交叉口i+1直行驶入能力，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙锋，刘本兴，李大龙，焦方通，宋子文，崔立龙，赵鹏升，王晓庆，贾明武，任月玲，田浩，朱化超，
申请(专利权)人：山东纳斯特交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：