[发明专利]一种面向可协调控制的干线交叉口关联性分析及划分方法

说明书

技术领域

本发明属于智能交通管理和控制技术领域，涉及一种用于城市交通控制系统中干线相邻交叉口关联性分析及可协调控制的交叉口划分方法。

背景技术

城市交通干线承担着整个城市的主要交通负荷,因此干线的协调控制主要也是针对干线直行车流来进行设计的，干线控制是否合理有效，将直接影响到整个城市路网能否快速有效的运行。由于城市交通具有随机性、时变性和非线性的特点，传统的干线协调控制方式已经不能适应现代快速发展的交通要求。对于包含若干个交叉口的干线进行交通信号协调控制时，往往需要按照一定的规则，将整条干线划分为几个相对独立的“线控单元”，根据“线控单元”的交通特性分别执行合适的控制优化策略。“线控单元”的划分可以有效地优化控制单元内可协调控制的交叉口间的交通信号配时方案，对于提升交通干线系统的稳定性，提高干线通行能力及服务水平,避免交通堵塞具有十分重要的意义。

在一条干线中，一个交叉口交通信号的调整往往会影响到相邻若干个交叉口交通流的运行状况，相邻交叉口间的关联性日益明显。划分“线控单元”时首先要分析相邻信号交叉口之间的关联性，以确定它们是否适合划入同一个“线控单元”。目前，国内外学者多是对交叉口交通状态、路段长度、车辆到达率等因素进行分析，并利用数学建模的手段对控制单元划分的控制指标、阈值和算法进行相关研究。提出了基于“周期原则”、“流量原则”、“距离原则”与“饱和度原则”的控制单元划分方法，对可协调控制的相邻交叉口间关联度的研究关注很少，尤其缺乏对各种影响相邻交叉口相关性要素的综合性分析。而现有的分析方法均采用关联度指标来表达交叉口之间的相关性，但是关联度的计算方法依靠交通工程师经验确定，无法准确量化交叉口之间的联系紧密程度。因此，通过对相邻交叉口关联性要素的有效综合，系统科学地确定了关联度模型结构及临界阈值，给出了相邻交叉口关联度的定义，提出了基于关联度分析的可协调控制交叉口划分方法，实现了线控单元划分的量度化、标准化与系统化，为干线协调控制技术方法研究奠定了坚实基础。

现有的一些专利中，已有一些交叉口相关性分析和交通控制单元划分的方法。申请号为：201210217064，专利《相邻信号交叉口相关性分析方法》中提出了一种相邻信号交叉口相关性的分析方法，但关联度的阈值依靠经验确定，缺乏一定的科学性，且并未明确适用范围；申请号为：201310478215，专利《基于C-均值模糊聚类分析的控制子区动态划分方法》中提供了一种定量划分控制单元的方法，能根据交叉口交通流的动态特性和静态特征，优化划分控制单元，该方法将单交叉口指标作为划分依据，并未考虑交叉口间的相互影响，对于干线协调控制，效果并不理想；申请号为：201310499695，专利《交通控制区域动态划分方法》中提出了一种基于相邻交叉口之间路段的粗划分指标CI的交通控制区域动态划分方法，但是该方法重的粗划分指标CI是根据距离原则、流量原则、周期原则确定，并未将相邻交叉口关联性要素进行有效综合，计算简单，划分依据考虑不全面，且并未针对干线的交通信号协调控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有划分方法划分目标单一，交叉口间相关性因素考虑不全面的问题，提出了一种基于干线相邻信号交叉口关联度分析的划分方法，提高关联度模型结构与临界阈值确定方面的系统性和科学性，实现了准确量化交叉口之间的关联程度，增加了干线通行能力和效率，适应了自适应交通控制系统的要求。

为了解决上述问题，本发明提供了：