一种基于绿波最大带宽相位差优化方法技术

本发明专利技术涉及城市交通信号优化控制领域，具体涉及基于绿波最大带宽相位差优化方法，该方法包括：获取目标区域内所有路口过车数据，使用过车数据统计路口车道级别的流量数据；存储目标线路的相位配时数据

【技术实现步骤摘要】
一种基于绿波最大带宽相位差优化方法


[0001]本专利技术涉及城市交通信号优化控制领域，具体涉及基于绿波最大带宽相位差优化方法
。

技术介绍

[0002]绿波相位差优化是一种交通信号控制技术，旨在优化城市道路上的交通流量和车辆通行效率
。
它通过调整交通信号灯的相位差
(
即相邻交叉口信号灯的变换时机差
)
来实现优化
。
[0003]常用的绿波相位差优化技术，采用智能的交通信号控制算法，如最优化控制算法
、
遗传算法
、
禁忌搜索等，以计算出最佳的绿波相位差设置方案
。
这些算法考虑了交通流量
、
车辆延误
、
交叉口优先级等因素
。
交通信号优化软件：开发专门的交通信号优化软件，通过输入道路网络拓扑
、
交通流量数据和目标函数等参数，自动计算出最佳的绿波相位差设置，并生成相应的信号控制方案
。
传感器和智能交通系统：使用交通传感器
、
摄像头和智能交通系统来实时监测道路交通状况，并将数据反馈给交通信号控制系统
。
这样可以根据实时交通情况进行动态的绿波相位差调整
。
[0004]传统双向绿波相位差优化中的缺点，如不同路口的关联不强，不能满足交通多样性和特殊情况，传统的固定相位差设置难以适应交通流量变化，导致信号灯错位或不协调，从而降低了交通的流畅性和效率；现有一种协调路径链绿波带宽多轮优化方法基于现有绿波带宽不变进行优化，绿波优化流程不完整；传统计算优化模型，未考虑实际相位差或者信号配时在实际使用的过程中是整数化目标，在实际优化的过程中如果按浮点数计算容易陷入局部最优解，无法找到在整数集合内的最优结果；现有一种基于时距图的绿波控制方案生成方法，基于时距图的思路，模拟人工调试步骤，暴力求解相位差与带宽，由于求解目标过多，包括但不限于正反向相位差
、
相序等指标，无法快速方便的求得最优解
。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供基于绿波最大带宽相位差优化方法
。
[0006]该方法包括：
[0007]一种基于绿波最大带宽相位差优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]S1
，通过电警卡口设备获取目标区域内所有路口过车数据，使用过车数据统计路口车道级别的流量数据；
[0009]S2
，存储目标线路上每个路口正在允许的相位配时数据
、
两路口之间的距离数据
、
以及每个路口各方向车道转向的流量数据；
[0010]S3
，基于相位配时数据
、
距离数据和流量数据，计算得到绿波线路的关键路口，得到绿波周期；
[0011]S4
，采用绿灯分配比例法，按照原有的路口信号配时与绿波周期的差值，以及各相位交通流量需求的比例分配信号配时，得到绿波线路每个路口的相同周期的信号配时数
据；
[0012]S5
，根据绿波线路上相邻路口的协调方向对应的转向，生成关联交通流，双向绿波的线路正向反向分开，并根据绿波限速计算关联交通流的通行时间；
[0013]S6
，基于城市道路交叉口流量数据
、
交叉口拓扑结构以及关联交通流的通行时间，使用粒子群算法做粒子相位差初始化，共生成
M
个初始粒子，按照实际需求设定个数，记为
x∈{1
，2，3，
...
，
M}
，其中的维度为
n
‑1维，信号周期为
T
；
[0014]通过惩罚机制，减小正反向带宽差距，求得绿波所有路口相位差，并通过迭代的方式，得到使绿波带宽最大的绿波所有路口的相位差
。
[0015]进一步地，步骤
S3
基于现有的已经配置完成的优化方案中整个绿波线路所有路口信号周期最大的值为绿波周期；或者按照需求设定绿波周期
。
[0016]进一步地，步骤
S6
中迭代部分包括：计算关联交通流绿灯时间映射
、
计算关联交通流时间重合度
、
计算绿波的最小带宽与带宽之和
、
计算优化目标和粒子群算法更新相位差数据
。
[0017]进一步地，所述计算关联交通流绿灯时间映射包括：
M
组不同的相位差数据，计算每条关联交通流的起始路口的协调阶段绿灯时间在同一周期内的开始与结束时间：
[0018][0019]其中
f
表示关联交通流，表是关联交通流的起点路口的开始结束时间
,
[0020]表示关联交通流的结束路口开始结束时间，时间范围在
[0
，
T
‑
1]的范围内；
[0021]并将根据公式将协调时间段映射到下游的开始与结束时间，一条关联交通流的计算公式为：
[0022][0023]其中表示关联交通流的上游根据行驶时间和相位差映射到下游的起止时间范围；若超过周期，则对周期取余，范围变为的起止时间范围；若超过周期，则对周期取余，范围变为为关联交通路上下游两个路口各自的相位差；
t
AB
为起止路段长度和绿波速度计算得到的通行时间；得到所有关联交通流的映射后的起止时间段
。
[0024]进一步地，关联交通流时间重合度满足：
[0025][0026]其中
t
A
‑
＞
B
为关联交通流的重合度，为关联交通流的上游根据行驶时间和相位差映射到下游的开始时间，为关联交通流的上游根据行驶时间和相位差映射到下游的结束时间；
[0027]关联交通流时间重合度求解步骤包括：
[0028]S6.1
，两个比对闭区间列表，记为
intervals_A
和
intervals_B
，每个区间包含左右端点，端点值为0或正整数，将两个区间列表内的区间按照
X
坐标，从左向右排序；
[0029]S6.2
，定义一个初始值为0的交集长度变量；
[0030]S6.3
，从首项开始，将
intervals_A
的每一项分别与
intervals_B
的每一项对比；
[0031]S6.4
，用
intervals_A[a]代表用
intervals_A
中的第
a
项，
intervals_B[b]代表用
intervals_B
中的第
b
项，如果
intervals_A[a]与
intervals_B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于绿波最大带宽相位差优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
，通过电警卡口设备获取目标区域内所有路口过车数据，使用过车数据统计路口车道级别的流量数据；
S2
，存储目标线路上每个路口正在允许的相位配时数据
、
两路口之间的距离数据
、
以及每个路口各方向车道转向的流量数据；
S3
，基于相位配时数据
、
距离数据和流量数据，计算得到绿波线路的关键路口，得到绿波周期；
S4
，采用绿灯分配比例法，按照原有的路口信号配时与绿波周期的差值，以及各相位交通流量需求的比例分配信号配时，得到绿波线路每个路口的相同周期的信号配时数据；
S5
，根据绿波线路上相邻路口的协调方向对应的转向，生成关联交通流，双向绿波的线路正向反向分开，并根据绿波限速计算关联交通流的通行时间；
S6
，基于城市道路交叉口流量数据
、
交叉口拓扑结构以及关联交通流的通行时间，使用粒子群算法做粒子相位差初始化，共生成
M
个初始粒子，按照实际需求设定个数，记为其中的维度为
n
‑1维，信号周期为
T
；通过惩罚机制，减小正反向带宽差距，求得绿波所有路口相位差，并通过迭代的方式，得到使绿波带宽最大的绿波所有路口的相位差
。2.
根据权利要求1所述基于绿波最大带宽相位差优化方法，其特征在于，步骤
S3
基于现有的已经配置完成的优化方案中整个绿波线路所有路口信号周期最大的值为绿波周期；或者按照需求设定绿波周期
。3.
根据权利要求1所述基于绿波最大带宽相位差优化方法，其特征在于，步骤
S6
中迭代部分包括：计算关联交通流绿灯时间映射
、
计算关联交通流时间重合度
、
计算绿波的最小带宽与带宽之和
、
计算优化目标和粒子群算法更新相位差数据
。4.
根据权利要求3所述基于绿波最大带宽相位差优化方法，其特征在于，所述计算关联交通流绿灯时间映射包括：
M
组不同的相位差数据，计算每条关联交通流的起始路口的协调阶段绿灯时间在同一周期内的开始与结束时间：
f:
其中
f
表示关联交通流，表是关联交通流的起点路口的开始结束时间
,
表示关联交通流的结束路口开始结束时间，时间范围在
[0
，
T
‑
1]
的范围内；并将根据公式将协调时间段映射到下游的开始与结束时间，一条关联交通流的计算公式为：其中表示关联交通流的上游根据行驶时间和相位差映射到下游的起止时间范围；若超过周期，则对周期取余，范围变为时间范围；若超过周期，则对周期取余，范围变为为关联交通路上下游两个路口各自的相位差；
t
AB
为起止路段长度和绿波速度计算得到的通行时间；得到所有关联交通流的映射后的起止时间段
。5.
根据权利要求3所述基于绿波最大带宽相位差优化方法，其特征在于，关联交通流时间重合度满足：
其中
t
A
‑
>B
为关联交通流的重合度，为关联交通流的上游根据行驶时间和相位差映射到下游的开始时间，为关联交通流的上游根据行驶时间和相位差映射到下游的结束时间；关联交通流时间重合度求解步骤包括：
S6.1
，两个比对闭区间列表，记为
intervals_A
和
intervals_B
，每个区间包含左右端点，端点值为0或正整数，将两个区间列表内的区间按照
X
坐标，从左向右排序；
S6.2
，定义一个初始值为0的交集长度变量；
S6.3
，从首项开始，将
intervals_A
的每一项分别与
intervals_B
的每一项对比；
S6.4
，用
intervals_A[a]
代表用
intervals_A
中的第
a
项，
intervals_B[b]
代表用
intervals_B
中的第
b
项，如果
intervals_A[a]
与
intervals_B[b]
有交集，将当前交集长度加入交集长度变量；
S6.5
，移动比较区间实现遍历：如果
intervals_B[b]
的右端点小于
intervals_A[a]
的右端点，且
intervals_B[b]
不是
intervals_B
中最后一项，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，张超，王常瑞，罗雄飞，王贤锋，吕建成，
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：