[发明专利]一种过饱和交通状态干线自适应信号协调设计方法与装置

说明书

本发明公开了一种过饱和交通状态干线自适应信号协调设计方法与装置，其中方法包括获取过饱和交通状态干线目标路段的几何参数、交通参数、控制参数以及需优化时段的交通流量数据，生成初始控制方案及对应交通参数；获取交叉口直行车道实时排队长度，判断是否出现需求波动；当某交叉口某周期出现需求波动时，判断能否通过直行相位绿灯时长调整将影响控制在本周期，调整绿灯时长及对应交通参数；判断能否通过支线左转相位绿灯时长调整将影响控制在本交叉口，调整绿灯时长及对应交通参数。本发明提出一套基于实时排队长度检测的干线自适应调整策略，控制需求波动对信号方案的影响。

技术领域

本发明属于交通安全控制领域，具体涉及一种基于实时排队长度检测的过饱和交通状态下城市干线自适应信号协调设计方法与装置。

背景技术

早晚高峰时段的城市干线道路常出现过饱和现象，合理的信号协调方案能较好地缓解交通拥堵状况。从干线路段中新汇入(路段中的小支路、停车场、路边停车位)的车辆为系统增添了更多不确定因素，为了维持系统稳定，不会出现由于交通需求波动导致若干周期后，原有信号控制方案失效(例如导致溢出)的现象，基于实时交通量检测的自适应调整策略的应用尤为重要。

现有的过饱和交通状态下自适应控制方法大都围绕孤立交叉口展开，但在实际系统中，仅自适应地调整单个交叉口的信号方案而不考虑交叉口间的联系并同步地调整受影响的下游交叉口，可能会导致下游交叉口出现更严重的排队滞留、溢出甚至“死锁”等不良现象。从时间、空间两个维度来控制需求波动对系统造成的影响是很有必要的，但现有研究大都仅从时间的角度提出自适应调整策略。因此，可以认为，现有技术对于过饱和交通状态干线自适应信号协调控制的适应性是不足的。

发明内容

发明目的：针对现有方法的不足，本发明的目的在于为过饱和交通状态下的城市干线提供一套基于实时排队长度检测的自适应信号协调设计方法与装置，通过调整绿灯时长控制需求波动对系统所造成时空影响的范围，维持干线系统稳定。

技术方案：为实现以上发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种过饱和交通状态干线自适应信号协调设计方法，包括以下步骤：

(1)获取过饱和交通状态干线目标路段的几何参数、交通参数、控制参数以及需优化时段的交通流量数据，生成包括干线各交叉口绿灯时长和相位方案的初始控制方案及对应交通参数，包括到达各交叉口的上游直行车队的头车与尾车时距和初始排队长度。

(2)获取交叉口直行车道实时排队长度，判断是否出现需求波动。

(3)当某交叉口某周期出现需求波动时，判断能否通过直行相位绿灯时长调整将影响控制在本周期，并根据判断结果调整绿灯时长及对应交通参数。

(4)判断能否通过支线左转相位绿灯时长调整将影响控制在本交叉口，根据判断结果调整绿灯时长及对应交通参数，若能则结束本次判断，若不能则认为到达下游交叉口的车队出现需求波动，返回步骤(3)。

作为优选，所述步骤(1)中获取的路段几何参数包括交叉口间距、车道功能以及对应车道数和进口道长度，路段交通参数包括饱和流率、路段限速、排队消散状态的车速和停车状态的车头间距，路段控制参数包括交叉口周期时长、绿灯间隔时长、正反方向权重、期望最小平均交通流率和期望最大平均交通流率，交通流量数据包括目标路段各进口道各流向的单位时间到达车辆数。

作为优选，所述步骤(2)中依据直行车道实时排队长度判断是否出现需求波动的方法为：

判断第i交叉口是否出现需求波动，第i交叉口实时排队长度曲线与上游第i-1交叉口直行车队首车时空轨迹相交处的排队长度为实测初始排队长度；

当实测初始排队长度与初始控制方案对应的预定初始排队长度的之差超出可接受范围时，认为第i交叉口出现需求波动。