一种单交叉口网联信号配时方法、电子设备及存储介质技术

本发明专利技术提出一种单交叉口网联信号配时方法、电子设备及存储介质，属于信号配时技术领域。包括以下步骤：S1.获取路网中车辆信息数据，形成数据集；S2.处理车辆信息数据；S3.根据实际场景建立单交叉口网联信号配时模型；S4.利用车辆信息数据对单交叉口网联信号配时模型进行解算，得到信号配时方案。解决现有技术中存在通行能力提升效果差的技术问题，本发明专利技术将车辆最大行驶速度设为已知参数，建立线性化的车辆时间

【技术实现步骤摘要】
一种单交叉口网联信号配时方法、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及一种信号配时方法，尤其涉及一种单交叉口网联信号配时方法、电子设备及存储介质，属于信号配时


技术介绍

[0002]近几年国内汽车保有量的井喷式上升，道路通行压力也随之激增，然而道路新增扩建不仅需要较长时间周期，且受限于各种客观条件，导致城市交通拥堵现象日益明显。其中交叉口作为连接各个道路的节点，承担车流控交汇引导的作用，是决定整体路网的通行能力的关键因素之一。合理的信号灯相位设置及配时方案可以疏导进入交叉口的车流，有效缓解交通拥堵问题，具有实际研究应用价值。
[0003]当前单交叉口信号灯优化方法包括基于韦伯斯特信号灯配时方法和基于遗传算法的交通信号优化方法；这两种方法均存在一定的缺陷。
[0004]基于韦伯斯特信号灯配时方法是根据某个时间段的交通流量进行估算，交通流具有随机性和不确定的特点，另外计算过程中没有一个明确的优化目标来引导计算，不能保证并量化方案对交叉口通行能力的提升。
[0005]基于遗传算法的交通信号优化方法计算效果非常依赖于参数的配置，比如初始种群大小、染色体长度、交叉率、变异率、最大迭代次数等，在解的质量和计算时间两个方面无法达到最优的平衡。

技术实现思路

[0006]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0007]鉴于此，为解决现有技术中存在计算精度不高、算法配置参数过多等技术问题，本专利技术提供一种单交叉口网联信号配时方法、电子设备及存储介质。
[0008]方案一、一种单交叉口网联信号配时方法，包括以下步骤。
[0009]S1.获取路网中车辆信息数据，形成数据集。
[0010]S2.处理车辆信息数据。
[0011]S3.根据实际场景建立单交叉口网联信号配时模型。
[0012]S4.利用车辆信息数据对单交叉口网联信号配时模型进行解算，得到信号配时方案。
[0013]优选的，车辆信息数据包括车辆编号、车辆所在车道、车辆对应信号灯相位、车辆初始速度、车辆初始位置和车辆后方车辆编号。
[0014]优选的，处理车辆信息数据的方法是：遍历车辆信息数据集中的每一条记录，将车辆编号放入集合中记为；车辆通过信号灯相位字段得到车辆对应的信号相位记为；通
过车辆初始速度字段得到车辆对应的初始速度记为；通过车辆所在车道的道路长度字段和车辆初始位置得到车辆通过交叉口需要行驶的距离记为。
[0015]优选的，根据实际场景建立单交叉口网联信号配时模型的方法是，包括以下步骤。
[0016]S31.模型优化目标最小化交叉口交通通行时长。
[0017]S32.建立车辆绿灯通行约束。
[0018]S33.建立车辆通行时长约束。
[0019]S34.建立绿灯配时上下限约束。
[0020]S35.建立不同相位配时约束。
[0021]S36.建立信号灯周期约束。
[0022]S37.建立车辆通行时长约束。
[0023]S38.建立车辆行驶阶段约束。
[0024]S39.建立车辆行驶各阶段时间
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位移约束。
[0025]优选的，模型优化目标最小化交叉口交通通行时长的方法是：。
[0026]其中，代表集合中的一辆车，表示车辆从初始状态至通过交叉口的行驶时长。
[0027]优选的，建立车辆绿灯通行约束的方法是：；。
[0028]其中，表示车辆对应的信号灯相位编码，，表示车辆经过的信号周期数，表示信号灯相位的周期时长，表示信号灯相位周期中第一个红灯配时，表示信号灯相位下的绿灯配时，表示信号灯相位下的黄灯配时。
[0029]优选的，建立车辆通行时长约束的方法是。
[0030]车辆在第个信号周期内通过交叉口，通行时长的值在区间内，具体约束：；。
[0031]优选的，建立绿灯配时上下限约束的方法是：。
[0032]其中，表示绿灯配时长度的下限，表示绿灯配时长度的上限。
[0033]建立不同相位配时约束的方法是：设信号灯的相序已知，不同相位灯色配时满足以下约束：；；。
[0034]其中，表示信号灯第1相位的周期中第1个红灯配时时长，表示信号灯第1相位的周期中绿灯配时时长，表示信号灯第1相位的周期中黄灯配时时长，表示信号灯第2相位的周期中第1个红灯配时时长，表示信号灯第2相位的周期中绿灯配时时长，表示信号灯第2相位的周期中黄灯配时时长，表示信号灯第3相位的周期中第1个红灯配时时长，表示信号灯第3相位的周期中绿灯配时时长，表示信号灯第3相位的周期中黄灯配时时长，表示信号灯第4相位的周期中第1个红灯配时时长。
[0035]建立信号灯周期约束的方法是：。
[0036]建立车辆通行时长约束的方法是：设交叉口网联车辆运动状态分为匀加速、匀速、匀减速和候灯四个阶段；车辆各个阶段车辆通行时长分别为、、、，车辆总通行时长满足：；。
[0037]其中，表示车辆的总通行时长，表示车辆第一阶段的行驶时长，表示车辆第二阶段的行驶时长，表示车辆第三阶段的行驶时长，表示车辆第四阶段的行驶时长。
[0038]建立车辆行驶阶段约束的方法是：车辆行驶阶段中，车辆到达交叉口等候红灯时，经过匀减速阶段车速减至0，约束如下：；；。
[0039]其中，、分别表示车辆是否经过匀速和匀减速阶段，为已知参数，表示最小的减速时长，决定车辆的最大减速度，表示正整数。
[0040]建立车辆行驶各阶段时间
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位移约束的方法是：设车辆匀速状态下速度已知，记为，且匀减速阶段速度减至0，各个运动阶段的行驶距离式子如下：
；；；。
[0041]其中，、、分别表示加速、匀速、匀减速阶段中车辆的行驶距离，表示车辆的初始速度，表示车辆通过交叉口需要行驶的距离。
[0042]方案二、一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现方案一所述的一种单交叉口网联信号配时方法的步骤。
[0043]方案三、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现方案一所述的一种单交叉口网联信号配时方法。
[0044]本专利技术的有益效果如下：本专利技术考虑车辆行驶行为对其配时的影响，同时将进入交叉口的车辆行驶状态分为四个阶段：匀加速、匀速、匀减速和候灯，并分别针对每个阶段进行行为约束，使得车辆行驶状态符合实际道路要求；针对信号灯与车辆行驶行为具有非线性、复杂性的特点，本专利技术将车辆最大行驶速度设为已知参数，建立线性化的车辆时间
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位移约束方程，保证信号配时最优解的同时提升了计算效率。
附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单交叉口网联信号配时方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取路网中车辆信息数据，形成数据集；S2.处理车辆信息数据；S3.根据实际场景建立单交叉口网联信号配时模型；S4.利用车辆信息数据对单交叉口网联信号配时模型进行解算，得到信号配时方案。2.根据权利要求1所述一种单交叉口网联信号配时方法，其特征在于，车辆信息数据包括车辆编号、车辆所在车道、车辆对应信号灯相位、车辆初始速度、车辆初始位置和车辆后方车辆编号。3.根据权利要求2所述一种单交叉口网联信号配时方法，其特征在于，处理车辆信息数据的方法是：遍历车辆信息数据集中的每一条记录，将车辆编号放入集合中记为；车辆通过信号灯相位字段得到车辆对应的信号相位记为；通过车辆初始速度字段得到车辆对应的初始速度记为；通过车辆所在车道的道路长度字段和车辆初始位置得到车辆通过交叉口需要行驶的距离记为。4.根据权利要求3所述一种单交叉口网联信号配时方法，其特征在于，根据实际场景建立单交叉口网联信号配时模型的方法是，包括以下步骤：S31.模型优化目标最小化交叉口交通通行时长；S32.建立车辆绿灯通行约束；S33.建立车辆通行时长约束；S34.建立绿灯配时上下限约束；S35.建立不同相位配时约束；S36.建立信号灯周期约束；S37.建立车辆通行时长约束；S38.建立车辆行驶阶段约束；S39.建立车辆行驶各阶段时间
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位移约束。5.根据权利要求4所述一种单交叉口网联信号配时方法，其特征在于，模型优化目标最小化交叉口交通通行时长的方法是：；其中，代表集合中的一辆车，表示车辆从初始状态至通过交叉口的行驶时长。6.根据权利要求5所述一种单交叉口网联信号配时方法，其特征在于，建立车辆绿灯通行约束的方法是：；；其中， 表示车辆
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对应的信号灯相位编码，，表示车辆经过的信号周期数，表示信号灯相位的周期时长，表示信号灯相位周期中第一个红灯
配时，表示信号灯相位下的绿灯配时，表示信号灯相位下的黄灯配时。7.根据权利要求6所述一种单交叉口网联信号配时方法，其特征在于，建立车辆通行时长约束的方法是：车辆在第个信号周期内通过交叉口，通行时长的值在区间内，具体约束：；。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓春，霍剑光，李道勇，王祖健，陈振武，刘美华，
申请(专利权)人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：