一种具有公交优先的城市路网交通流智能协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种具有公交优先的城市路网交通流智能协调控制方法，每个路口设置一个网络型的多相位智能信号控制机，智能信号控制机由本地路口信号控制模块、相邻路口信息处理模块、通信模块、本地车辆信息处理模块、社会车辆检测模块、公交车辆检测与定位模块６个主要部分组成。智能信号控制机核心部分为本地路口信号控制模块，由三个子模块组成：公交优先模块、绿灯观察模块和相位切换模块，每个模块都采用模糊决策方法。本发明专利技术通过相邻路口智能信号控制机的信息交换和协调，实现整个城市路网交通流的协调和公交优先通行，在时变和大流量交通环境中，本发明专利技术的控制效果明显优于传统的单路口车辆感应控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制
中的交通控制方法，具体地说涉及一种具有 公交优先的城市路网交通流智能协调控制方法。
技术介绍
大中城市的道路交通网络通常包含成百上千个路口 ，如此庞大复杂的交通 网络必须通过有序的交通信号来控制车辆通行。多路口的交通网络存在路口之 间交通流的相互影响，仅考虑单路口的通行问题无法使整个网络达到最佳的通 行状态。在复杂的时变交通环境下，提高路口之间交通信号的协调以增加整个 路网的通行能力是路网交通信号控制的关键。近年来，国内外许多专家和学者 致力于开发新的交通信号控制技术，人工智能是新的研究方向之一，这是因为 人工智能在复杂系统的定性建模和控制上富有成效。然而，当前基于人工智能 的交通控制研究大多数集中在简单的交通环境中，如单路口控制和城市干线控 制，而一些路网协调控制算法，由于计算复杂，实时性差，很难在在实际中应 用。公共交通作为一种社会群体型交通，具有人均占用道路面积少、运量大、 效率高等优点，是城市交通的首选方式。借鉴国内外解决城市交通问题的经验， 在交通信号控制中实施公交优先是解决城市交通问题的有效方法之一。国内外 对公交优先的规划、控制和管理已作了大量研究，取得了一定的成果，但研究 范围大多集中在单路口的公交专用道设置和公交优先控制模式上，对公交优先 与路网协调控制的结合缺乏深入研究。本专利技术在当前无法有效降低社会车辆使 用率的前提下，研究将公交优先技术与路网协调技术结合起来，既减少公交车 辆的平均行程时间，又尽可能减少其它社会车辆的延误，具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有公交优先的城市路网 交通流智能协调控制方法。它通过相邻路口智能信号控制机的信息交互和协调， 实现整个路网交通流的协调和公交优先通行。具有公交优先的城市路网交通流智能协调控制方法是在每个路口设置一 个智能信号控制机，通过相邻路口智能信号控制机之间的协调达到交通网络优化控制与公交优先的目的；所述的智能信号控制机至少包括下列模块-l)本地路口信号控制模块根据本地车辆达到信息和相邻路口车辆排队、公交车辆到达和当前绿灯相位的信息，经过智能决策，确定当前本地路口各个信号相位的信号灯颜色；2) 相邻路口信息处理模块实时收集相邻路口智能信号控制机发送过来的当 前该路口绿灯相位和车辆排队信息，结合由本地车辆到达信息，按照预设的原 则随时更新从相邻路口驶向本地路口的车队信息；3) 通信模块按照预设的通信语言和规则通过网络与相邻路口智能信号控制 机交换当前车辆排队与绿灯相位信息；4) 本地车辆信息处理模块随时将获得的原始车辆信息加工成为与信号配时 决策直接相关的数据；5) 社会车辆检测模块实时检测路段上社会车辆的通行信息；6) 公交车辆检测与定位模块实时检测路段上公交车辆的通行信息。 所述的本地路口信号控制模块至少包括下列子模块a) 公交优先模块根据当前绿灯相位下公交车辆的到达情况和下一个待放行 的红灯相位下公交车辆排队等候情况，来决定哪一个相位下的公交车辆优先放 行；b) 绿灯观察模块根据当前路口绿灯相位和相邻的下游路口的交通情况，来 决定停止当前绿灯相位还是继续当前绿灯相位；C)相位切换模块根据公交优先模块的输出和绿灯观察模块的输出，来衡量 是否将放行相位切换到由下一个待放行的红灯相位。 所述的公交优先模块公交优先模块输出一个叫优先权户的变量，尸表示当前绿灯相位下的公交 车辆相对于下一个待放行的红灯相位下公交车辆优先通行的需求；公交优先模块是一个两输入单输出模糊决策模块，输入包括C『T和7V^T， CWT表示当前绿灯相位所控制的所有路段进路中距离路口最近的行进中的公交 车到达路口停止线所需的时间，其语言值为Z、 S、 Jl/、丄，如果该路段进路同 时有多辆公交车在行进中，则取所需时间最小的公交车，iN^T为下一个待放行 的红灯相位所控制的所有路段进路中排队等候通行的公交车目前总累计等候时 间，其语言值为Z、 KS、 S、 M、 ￡、 FL如果该相位同时有多辆公交车排队等 候，则取所有公交车的累计等候时间之和，输出为优先权尸，其语言值为iV5、 iVM、 A/iS、 Z、 M、 PM、尸5,如果优先权取值为正，则表示当前绿灯相位所控 制的路段进路上行进中的公交车要优先通行，其值越大则该公交车到达路口时 间越短，也就是优先权越大；如果优先权取值为负，则表示下一个待放行的红灯相位所控制的路段进路中排队等候的公交车要优先通行，其值越小表示该相 位下公交车等候时间越久，优先权越大；公交优先模块模糊规则的基本规则是尸反比于CfFT和A^T，也就是说， 如果当前绿灯相位所控制的路段进路有公交车很快就要达到路口 ，或下一个待 放行的红灯相位所控制的路段进路公交车排队等候的时间很短，则优先权为正 大，应该适当延长当前相位的绿灯时间让行进中的公交车不停车地通过路口。所述的绿灯观察模块绿灯观察模块输出一个叫停止度的变量，表示停止当前绿灯相位放 行的可能性；绿灯观察模块以和i^VO^作为模糊输入，表示当前绿灯相位车队 有效占用绿灯增加时间比，其语言值r丄、丄、仏F//，设f为当前放行相位己执行的绿灯时间，^m为相位基本绿灯时间，在该相位绿灯信号开始前确定，使该相位下排队等候的车辆能一次性通过路口 ， A和^为当前相位下某一进路最靠 近路口的车队中首车和尾车按当前的行车速度分别达到路口停止线的时间，和^x为相位的固定的最小和最大绿灯时间，其中^n是为了使车辆和行人安全 地通过路口， ^t为相位初始绿灯时间，其值等于max(U，Qm); ^d为当前相位下某一进路所需追加的绿灯时间，当纟-^t后，智能信号控制机分别计算^和^， 按照累计绿灯时间不大于/自和最大限度保证车队不停车通过路口原则，计算每 个车道的预计增加绿灯时间Qd，如果^+"L，则U^皿-"否则U^， 各车道的车队有效占用绿灯增加时间比r为r = ^add -^)/fadd ，从各车道的r中选 取最大值r^作为7 "te。 W"fe越小，表示绿灯延长时间效率越低，则当前相位绿 灯延长的可能性越小，FAAO^为与当前绿灯相位所影响的相邻路口间的车辆数， 它反映相邻路口间的耦合，其语言值为F、 M、 F，输出是当前绿灯相位的停 止度SD，用来衡量是否该停止当前该车道的放行，其语言值M M， r;绿灯观察模块模糊规则的基本规则是如果当前绿灯相位有效占用绿灯增 加时间比较小，或相邻路口间的车辆数较多，那么应该停止当前绿灯相位的放 行。所述的相位切换模块相位切换模块的输入分别是公交优先模块的输出户和绿灯观察模块的输出 SD，输出是相位切换权Si ，用来衡量是否该将放行相位切换到由下一个待放行的红灯相位，其语言值w和r，如果清晰化后的切换度大于某一设定的阀值，那么智能信号控制机就切换当前的绿灯相位到下一个待放行的红灯相位；相位切换模块模糊规则的基本规则是如果当前绿灯相位中有公交车或有 行进中的社会车队很快就要到达路口停止线，那么继续延长放行当前绿灯相位。 所述的本地路口信号控制模块的决策过程至少包括下列步骤d) 当本相位由红灯变为绿灯时，根据本相位所控制的车道车辆排队情况，以 单车道最大排队车辆数位参考值，再根据车辆启动、加速、跟车等经验数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有公交优先的城市路网交通流智能协调控制方法，其特征在于：在每个路口设置一个智能信号控制机，通过相邻路口智能信号控制机之间的协调达到交通网络优化控制与公交优先的目的；所述的智能信号控制机至少包括下列模块：　１）本地路口信号控制模块：根据本地车辆达到信息和相邻路口车辆排队、公交车辆到达和当前绿灯相位的信息，经过智能决策，确定当前本地路口各个信号相位的信号灯颜色；　２）相邻路口信息处理模块：实时收集相邻路口智能信号控制机发送过来的当前该路口绿灯相位和车辆排队信息，结合由本地车辆到达信息，按照预设的原则随时更新从相邻路口驶向本地路口的车队信息；　３）通信模块：按照预设的通信语言和规则通过网络与相邻路口智能信号控制机交换当前车辆排队与绿灯相位信息；　４）本地车辆信息处理模块：随时将获得的原始车辆信息加工成为与信号配时决策直接相关的数据；　５）社会车辆检测模块：实时检测路段上社会车辆的通行信息；　６）公交车辆检测与定位模块：实时检测路段上公交车辆的通行信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈国江，孔祥杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]