[发明专利]一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法

说明书

本发明涉及一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，包括以下步骤，1)对交通流离散模型Robertson进行修正；2)根据修正的Robertson离散模型，对车流到达交叉口的时间进行预测、以及预测车队到达下游交叉口所需的时间段；3)依据车流到达交叉口的时间与交叉口协调相位绿灯的开启与结束时间的关系，建立干线延误模型，优化交叉口之间的相对相位差。本发明使得更多的车辆能够连续一次性通过相邻交叉口，减少整个干线的延误，避免了在干线上发生拥堵，提高整条干线的运行效率。

技术领域

本发明涉及智慧交通领域，尤其涉及一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法。

背景技术

交通干线承载着城市的主要交通负荷，其控制效果直接影响整个路网的交通运行效率。周期、绿信比、相位差是干线协调系统的3个重要参数，与单个交叉口的信号控制相比，相位差是干线协调控制与区域控制独有的参数，相位差的设置可以很大程度的影响干线和区域相邻交叉口车辆的运行效率。干线协调控制就是把干线上连续的交叉口作为一个整体，通过优化某些参数，例如周期、绿信比、相位差、相序等，使得更多的车辆能够连续一次性通过相邻交叉口，避免在干线上发生拥堵。

针对干线协调控制，对于协调控制算法研究已经取得丰富的成果，根据优化的目标不同，可以分为两类，1)最大绿波带，以车俩连续通过的带宽度作为评价指标，来研究协调控制效果，典型的算法有图解法、数解法、MAXBAND法，虽然在干线协调中取得了明显的效果，但是该类算法有一定的局限性，其忽略了交通流的离散特性、相交道路转弯车辆以及不均匀到达等因素，容易使得绿波带时距图失去真实的意义。2)最小延误，从实际的路网出发，考虑车队离散或者下游排队对干道车流的影响，研究车队行驶延误时间或者停车次数与相位差之间的函数关系，依据交通数据进行优化，寻求目标最小的相位差组合。

在现有的研究中，基于延误最小的干线协调控制，国内外专家对干线相邻交叉口延误的分析成果较多，但是对于整条干线之间的影响研究较少，且没有考虑车辆离散的实际情况，都是取一个大概的值，没有对实际的路段车辆的离散进行优化。国内外对基于延误最小的干线协调控制大多停留在两两相邻交叉口延误分析与优化的层面上，这种效果显然不能达到最优的状态，没有从整个干线作为整体进行分析。

目前常用车流离散模型有Robertson模型，Robertson模型描述下游断面车辆到达率与上游断面的车辆通过率的关系，该模型基于严格的数学假设描述两两相邻路口的车流关系，将其应用到整条干线时，出现了不适应的现象：每个路段都有不同的离散特性，采用理论的离散系数难以描述具体的路段情况。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，本发明把整个交通干线当成一个整体考虑，基于车流到达时间与交叉口协调相位绿灯的开启与结束时间的关系，建立干线延误模型，并通过优化使得更多的车辆能够连续一次性通过相邻交叉口，减少整个干线的延误，避免了在干线上发生拥堵，提高整条干线的运行效率。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种基于车流到达时间预测的连续交叉口协同优化方法，包括如下步骤：

(1)基于干线调查的真实数据，对Robertson离散模型进行修正；

(2)根据修正的Robertson离散模型，预测车流到达下游交叉口的时间，以及车队到达下游交叉口的时间宽度；

(3)依据车流到达交叉口的时间与交叉口协调相位绿灯的开启与结束时间的关系，建立干线延误模型；

(4)基于干线延误模型，优化交叉口之间的相对相位差。

作为优选，所述Robertson模型为通过观察数据预测排队行为提出车队离散预测几何分布的一种模型，Robertson模型表达式如下：