[发明专利]交通信号协同控制子区划分方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号控制技术领域，尤其涉及交通信号协同控制子区划分方法及装置。

背景技术

当前信号控制系统采用的各类信号控制策略还远远不能驾驭复杂的城市交通系统，满足城市交通管理的需要，尤其对于北京这类特大型城市，交通拥堵问题已经成为制约城市进一步发展的瓶颈。

现有的信号控制系统仅仅实现了对于信号控制子区的静态划分或半自动划分，信号控制子区的划分方案一般事先由交通工程师根据经验来确定，无法依据实时交通流状况自动确定信号控制子区的范围，造成信号控制子区的划分方案无法适应实时交通流的快速变化，也就无法制定有针对性的控制策略来最大化系统的控制效率。

交通信号控制子区是指：一个面积较大的路网，在实行信号联网协调控制，即“区域控制”或“面控”时，根据路网所辖范围不同区域具有不同交通特性，如：交通方式构成、交通量、流向等，将控制范围分成不同的控制区域，每个控制区域采用不同的控制策略，各自实行适合本控制区域交通特性的控制方案。这些相对独立的控制区域就是交通控制子区。

现有交通信号控制子区的划分方式可以分为静态划分、半动态划分和全动态划分三种。

静态划分是指交通信号控制子区的范围由交通工程师根据经验事先确定，在系统运行过程中不再发生变化，如SCOOT系统应用的便是静态划分方式。半动态划分是指事先指定若干个子系统，在系统运行过程中，根据实时交通流状况将这些子系统按照一定的方式进行合并得到交通信号控制子区，也可以将控制子区重新拆分为多个子系统，但各子系统本身的组成方式是固定不变的，SCATS系统采用的便是半动态划分的方式。全动态划分是指以交叉口为最小单元，根据当前交通流状况，动态地将若干个交叉口合并组成协调控制子区，随着交通流状况的实时变化，按照一定的周期间隔将子区拆散重新进行组合，以适应交通流的变化。除非特别指明，否则后文提到的交通信号控制子区动态划分默认均指全动态划分。

按照交通信号控制子区的定义和特征，决定交叉口是否合并组成控制子区的主要因素包括空间特征和交通特征两类。其中空间特征为静态特征，主要包括交叉口间的路段长度、车道数、车道宽度、交通渠化等因素；而交通特征为动态特征，主要包括车流量、车速、占有率以及行人流量等。国内外交通领域学者将静态特征与动态特征结合，提出了多种交通信号控制子区划分的指标并形成相应的划分算法。但是现有方法只针对两两交叉口计算其子区划分指标，例如路段间的互联指数，将路网中互联指数低于该阈值的交叉口之间路段断开，从而将路网划分为所需的交通信号控制子区。

发明内容

本发明提供交通信号协同控制子区划分方法及装置，以提高协同控制子区划分的准确度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种交通信号协同控制子区划分方法，该方法包括：

计算待考察区域内各交叉口在各时间点的延误时间；

根据各交叉口在各时间点的延误时间，计算两两交叉口的延误时间向量之间的互相关系数；

根据两两交叉口的延误时间向量之间的互相关系数，将所有交叉口划分为一个或多个协同控制子区。

所述根据两两交叉口的延误时间向量之间的互相关系数，将所有交叉口划分为一个或多个协同控制子区包括：

设所有交叉口的延误时间向量之间的互相关系数构成一个互相关矩阵；

计算该互相关矩阵的特征值和特征向量；

对于每个特征向量，计算该特征向量中的显著元素的个数；

对于每个特征向量，根据其显著元素数目，在该特征向量中查找对应数目的显著元素，将所有显著元素对应的交叉口作为一个协同控制子区。

所述计算该特征向量中的显著元素的个数为：计算该特征向量的反比参与率IPR，将IPR的倒数作为该特征向量的显著元素的个数。

所述将所有显著元素对应的交叉口作为一个协同控制子区之后进一步包括：

根据实际的路网拓扑结构，判断该协同控制子区中的所有交叉口是否都相互连通，若是，确定该协同控制子区划分正确；否则，根据实际的路网拓扑结构，对该协同控制子区进行进一步划分，使得划分得到的每个协同控制子区中的所有交叉口都是相互连通的，并以划分得到的所有协同控制子区替代原协同控制子区。

所述方法进一步包括：

当根据所有特征向量都划分出协同控制子区后，对于任意两个协同控制子区A、B，其中，A<B，若发现C=A∩B中的交叉口数与A中的交叉口数的比值大于预设比值，则以B-A∩B替代B，其中，∩表示相交。

所述方法进一步包括：