[发明专利]一种干线双向绿波协调参数的自动计算系统及其计算方法

权利要求书

1.一种干线双向绿波协调参数的自动计算系统，其特征在于，包括通讯连接的：

干线参数配置模块、配时方案设置模块、绿波时距图模块、均衡控制策略模块、绿波参数自动计算模块，所述干线参数配置模块用于配置干线协调控制参数，所述配时方案设置模块用于设置干线交叉口的配时信息，所述均衡控制策略模块用于设置正向与反向绿波带宽权重，所述绿波时距图模块根据所述干线参数配置模块发送的干线协调控制参数和所述配时方案设置模块发送的干线交叉口的配时信息绘制时距图，所述均衡控制策略模块将正向与反向绿波带宽权重发送给所述绿波参数自动计算模块，所述绿波参数自动计算模块与所述绿波时距图模块交互，采用遍历剪枝搜索方法计算最优的干线双向绿波参数、并在所述绿波时距图模块上展示干线双向绿波参数的自动计算过程；

所述干线协调控制参数包括干线绿波协调控制所包含的交叉口、交叉口拓扑结构、交叉口间距、路段行驶速度、进口方向、交通流向；

所述配时信息包括交叉口信号配时方案、公共周期、协调相位、非协调相位、相位时长；

所述配时信息还包括非对称叠加相位，非对称叠加相位包括在协调相位前叠加单口放行相位和在协调相位后叠加单口放行相位；

所述干线双向绿波参数包括各交叉口协调相位差、正向绿波带宽、反向绿波带宽。

2.一种基于权利要求1所述的干线双向绿波协调参数的自动计算系统的计算方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤1：用户在干线参数配置模块配置干线协调控制参数，包括干线绿波协调控制所包含的交叉口、交叉口拓扑结构、交叉口间距、路段行驶速度、进口方向、交通流向；

步骤2：用户在配时方案设置模块设置干线交叉口的配时信息，包括交叉口信号配时方案、公共周期、协调相位、非协调相位、相位时长、非对称叠加相位，非对称叠加相位包括在协调相位前叠加单口放行相位和在协调相位后叠加单口放行相位；

步骤3：绿波时距图模块依据步骤1中设置的干线协调控制参数和步骤2中设置的干线交叉口配时信息绘制时距图并展示相应的数据；

步骤4：用户在均衡控制策略模块设置正向与反向绿波权重；

步骤5：绿波参数自动计算模块与绿波时距图模块交互，采用遍历剪枝搜索方法计算最优的干线双向绿波协调参数，同时在绿波时距图模块将计算过程展现给用户，计算得到的干线双向绿波协调参数包括：各交叉口协调相位差、正向绿波带宽、反向绿波带宽；

采用遍历剪枝法来计算最优的干线双向绿波协调参数，

以下为遍历过程：

设定干线包含交叉口I₁，I₂，……，I_n，C为干线绿波协调的公共周期，则各交叉口相位差取值范围为[0,C)，求解各交叉口绝对协调相位差O₁，O₂，……，O_n的过程如下：

前序遍历各交叉口I₁，I₂，……，I_n，针对每个交叉口I_i，以1秒钟为最小步进单位，前序遍历每个交叉口I_i的相位差取值集合{0,1,2,……,C-1}，计算I₁～I_n的加权公共绿波带宽W

W＝aW⁺+bW^-

其中，W⁺为正向公共绿波带宽，W^-为反向公共绿波带宽；a为正向绿波权重，b为反向绿波权重；

最优解W_max为所有的遍历结果的W值中的最大值，当前最优解W_c-max为当前已经遍历结果的W值中的最大值；

遍历前，W_c-max赋值为0，每次遍历求得W值后更新W_c-max＝max{W_c-max，W}，全部遍历结束后确定W_max的值为W_c-max；用于计算得到该W_max所对应的协调相位差O₁，O₂，……，O_n的取值为最终确定的各交叉口协调相位差，所对应的W⁺、W^-分别为最终确定的正反向绿波带宽；

每次遍历W值的计算过程如下：

以正向为例，设定每个交叉口到下游交叉口的距离为S_(1,2)，S_(2,3)，……，S_(n-1,n)，设定每个交叉口到下游交叉口的正向设计行驶速度为设定交叉口正向协调相位时间为P₁⁺，P₂⁺，……，P_n⁺，则：

则交叉口I_i在自身的时间轴上正向绿波区间为[O_i，O_i+P_i⁺],其在前一交叉口I_i-1时间轴上投影的正向绿波区间为以此类推，计算交叉口I_i投影到起始交叉口I₁的时间轴上正向绿波区间为

将每个交叉口到I₁的正向绿波区间取模换算到第一周期的正向绿波区间结果记作则：

整条干线的正向绿波带宽区间为所有交叉口的零轴投影绿波区间取交集，结果为

设定交叉口I_i的正向绿波区间起始值为则：

设定交叉口I_i的正向绿波区间结束值为则：

此时W⁺值即为上述区间交集，若该交集不为空，则用该交集的上限值减去下限值即得到正向绿波带宽W⁺，即：

反向绿波带宽的计算方法：

设定每个交叉口到下游交叉口的反向设计行驶速度为设定交叉口反向协调相位时间为则：

则交叉口I_i在自身的时间轴上反向绿波区间为[O_i，O_i+P_i^-],其在前一交叉口I_i-1时间轴上投影的反向绿波区间为以此类推，计算交叉口I_i投影到起始交叉口I₁的时间轴上反向绿波区间为

将每个交叉口到I₁的反向绿波区间取模换算到第一周期的反向绿波区间结果记作则：

整条干线的反向绿波带宽区间为所有交叉口的零轴投影反向绿波区间取交集，结果为

设定交叉口I_i的反向绿波区间起始值为则：

设定交叉口I_i的反向绿波区间结束值为则：

此时W^-值即为上述区间交集，若该交集不为空，则用该交集的上限值减去下限值即得到反向绿波带宽W^-，即：

交叉口I₁～I_n的加权公共绿波带宽W＝aW⁺+bW^-，至此单次遍历结束；

以下为剪枝过程：

设定遍历每步进一次，变化的加权公共绿波带宽最大值为ΔW_max，则ΔW_max值为a+b；

在遍历时，每次计算加权公共绿波带宽值W与W_c-max比较，若W大于W_c-max则更新W_c-max为此次遍历的W值；若W小于W_c-max，循环遍历步长加大，加大的步长值为以此来剪枝，优化循环速度。

3.根据权利要求2所述的干线双向绿波协调参数的自动计算系统的计算方法，其特征在于：正向绿波权重和反向绿波权重依据双向的交通流的重要程度和/或交通流量设置。