[发明专利]一种有施工区交叉口信号配时优化方法

权利要求书

1.一种有施工区交叉口信号配时优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、计算岛式施工区饱和流率：

(1)建立岛式施工区车辆跟驰模型：

式中，v_n(t)为车辆n的速度，κ0为司机敏感系数；λ≥0为速度差的反应系数单位；△v为车辆n和n+1的速度差；△x'为弯道上前后两辆车之间的弧段长度；V(△x')为最优速度；h_c为行驶安全间距；V为交叉口限速；V_c为车辆通过弯道的最大通行速度；

(2)按如下公式计算岛式施工区饱和流率：

其中：平均速度v_n的计算模型如下：

v_n＝a₀+a₁ENW+a₂EXW+a₃WL+a₄MD+a₅WSD+a₆WED

式中，a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆为待标定的参数；ENW为进口道宽度；EXW为出口道宽度；施工区占用交叉口的长度WL和宽度WD；施工区上边界到进口道分隔带距离MD；施工区距离进口道停车线距离WSD；施工区到出口道距离WED；

(3)对模型进行标定：

1)采集真实的岛式施工区交叉口交通流数据：

采集两个岛式施工区信号交叉口的数据，数据采集时间为晚高峰时段，采集的方式是通过拍摄车流量视频，然后对视频中的交叉口进口车道各方向的交通量、到达流率、饱和流率、平均速度、信号灯信息进行提取；采集10个周期的平均数据作为最终进行模型标定和验证的数据，其中一个施工区数据用来进行模型标定，另一个施工区数据进行模型验证；

2)标定：

参数的标定采用求非线性规划最优解的形式，自变量取待标定的各个参数，目标函数取待标定模型产生的数据与实测数据的差值取最小，用各个参数的取值范围作为该非线性最优化问题的约束条件，得到如下非线性规划的形式：

式中：ω为目标函数值，表示标定模型模拟施工区速度Z_s与真实速度Z_r的差值；M为标定数据总量；p为待标定的参数的向量集，各参数取值范围为0～1；g_i(p)为关于p的第i个线性的约束条件；h_j(p)为关于p的第j个非线性的约束条件；n_g、n_h分别是上述线性与非线性约束条件的数目；

利用在MATLAB自带算法工具箱中遗传算法GA函数进行编程得到最优目标函数，进而确定最优目标函数下的最优参数集，将岛式施工区标定的速度代入到饱和流率计算公式中，即求得岛式施工区饱和流率；

步骤二、计算进口道释放率状态变化的时刻；

步骤三、计算交叉口进口道的车辆延误；

步骤四、计算有施工区情况下的相位清空时间；

步骤五、建立目标函数并求出最优解作为有施工区情况下的信号配时。