[发明专利]一种干道优先的交叉口自适应交通信号控制方法

权利要求书

1.一种干道优先的交叉口自适应交通信号控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)初始化车道参数

将交叉路口描述为一个切换服务系统，渠化车道相当于排队队列，相同行驶方向的车道被视为一个信号相位，交通信号控制机相当于中心控制器，根据历史监测数据实现交叉口信号控制系统的参数初始化：

N：交叉口信号相位数量；

i：信号相位编号，i＝1,2,…,N；

j：一天中时段编号，每个时段对应一小时，j＝1,2,…,24；

d_i,j：交叉口i信号相位在信号控制时段j的饱和流率；

s_i,j：交叉口i信号相位在信号控制时段j的车辆到达率；

i信号相位在信号控制时段j的流量比；

信号控制时段j的路口总负载；

(2)更新交叉口车辆行驶参数

通过实时监控设备捕获当前交叉口各信号相位车辆行驶参数，包括车辆到达率、交叉口饱和流率和车辆平均行驶速度，将实时监控数据与历史统计数据进行比较，当车辆到达率、实时监控到的车辆行驶速度或交叉口饱和流率与历史统计数据之间的误差大于±10％时，则将对应参数的历史统计数据更新为实时监控数据，随后采用更新后的数据进行基准绿灯配时计算；

(3)建立基于完全清空服务策略分析模型

基于概率母函数和嵌入式马尔科夫链理论，建立交叉口车辆排队数学模型，建立完全清空服务控制策略下，第i+1信号相位绿灯开始时刻，交叉口各相位排队车辆数联合概率分布的概率母函数Q_i+1(z₁,z₂,...,z_i,...,z_N)，用于描述交叉口车辆排队状态：

Qi+1(z1,z2,...,zi,...,zN)=limn→∞R[Σk=1NA(zj)]Qi[z1,z2,...,zi-1,B(Πk=1≠iN(A(zk)))F(Πk=1k≠iN(A(zk))),zi+1,...,zN]]]>

其中A(z_i)、B(z_i)和R(z_i)分别表示i相位车道车辆到达过程、通过路口时间、相位间信号灯转换时间的概率母函数，F(z_i)表示i相位车道内的车辆完全清空耗时的概率母函数；

(4)计算绿灯开始时刻平均排队车辆数

基于概率母函数Q_i+1(z₁,z₂,...,z_i,...,z_N)表达式，计算j控制时段中，当信号相位i绿灯开始时，信号相位i车道停车线处的平均排队车辆数g_i,j：

gi,j=si,j(1-ρi,j)Σk=1Nt_yk,j1-Σk=1Nρk,j]]>

其中N是当前路口的信号相位总数，t_y_i,j是i信号相位在j控制时段的黄灯时间，黄灯时间t_y_i,j根据i信号相位路口长度L_i，i信号相位在j控制时段的平均车速v_i,j，和车辆平均制动时间t_brake求取：

其中，表示向上取整；

(5)计算绿灯配时长度

计算各信号相位在各个信号控制时段的基准绿灯时间和绿灯上限时间：

根据完全清空服务策略计算j控制时段信号相位i的基准绿灯时间T_i,j：

Ti,j=ρi,jgi,jsi,j(1-ρi,j)=si,jΣk=1Nt_yk,jdi,j(1-Gj)]]>

设定绿灯时间上限t_gmax_i,j:

其中，表示向下取整；

(6)信号控制机切换控制

信号控制机在获得基准绿灯时间和绿灯上限时间后，针对干道相位和非干道相位采用不同的配时算法控制信号灯的切换。