[发明专利]一种异质交通状态的交叉口信号优化控制方法

摘要

本发明公开了一种异质交通状态的交叉口信号优化控制方法，包括以下步骤步骤10)以异质交通流汇聚的交叉口为研究对象，在交叉口安装视频检测器，识别各进口道处的异质交通特征；步骤20)根据各进口道的异质交通特征，建立车辆行驶仿真模型，仿真异质交通流，得到各进口道的饱和流量；步骤30)基于各相位等饱和度的原则优化信号参数，得到交叉口的信号配时。本发明可以实现交叉口通行能力的最大化利用，大幅度降低异质交通流通过交叉口的延误,提升信号交叉口运行效率。

主权项

一种异质交通状态的交叉口信号优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤10)以异质交通流汇聚的交叉口为研究对象，在交叉口安装视频检测器，识别各进口道处的异质交通特征；所述步骤10)包括以下步骤：步骤101)选取高峰期间内异质交通流汇聚的交叉口为对象，利用视频检测器进行数据采集：将摄像机架设在待测交叉口路边，使摄像机的拍摄范围覆盖该交叉口的第i个进口道和与该进口道对应的出口道，且拍摄到高峰期非机动车和机动车的到达和驶离过程；视频中拍摄包括人力自行车、电动自行车、公交车和小汽车；步骤102)从城市网络矢量地图上提取待测交叉口的几何参数，几何参数包括各方向进口道宽度H、交叉口的长度Wl；步骤103)根据步骤101)摄像机拍摄的视频，统计高峰期时段平均每个周期内，红灯期间聚集在各进口道上的人力自行车数量Ncb、电动自行车数量Neb、公交车数量Nbus、小汽车数量Ncar；且统计高峰期时段平均每个周期内，红灯期间聚集在进口道上的左转车数量数Nlt，以及右转车辆数Nrt，且依式(1)、式(2)、式(3)、式(4)测算人力自行车、电动自行车、公交车和小汽车的比例，分别为Pcb、Peb、Pbus和Pcar，依式(5)、式(6)测算左转车和右转车的比例，分别为Tlt和Trt：步骤104)把步骤101)拍摄的视频导入软件Adobe Premiere中，该软件对视频以每秒25帧的速率播放，测算人力自行车通过交叉口的最大速度vmax1和加速度a1、电动自行车通过交叉口的最大速度vmax2和加速度a2、公交车通过交叉口的最大速度vmax3和加速度a3以及小汽车通过交叉口的最大速度vmax4和加速度a4；测算所有车辆通过交叉口的第85百分位车速v85和第15百分位车速v15；步骤105)根据步骤101)拍摄的视频，统计高峰期时段平均每个周期内，绿灯启动时，第i个进口道排队消散时间Tobsi；步骤20)根据各进口道的异质交通特征，建立车辆行驶仿真模型，仿真异质交通流，得到各进口道的饱和流量；所述步骤20)包括以下步骤：步骤201)将交叉口元胞化；步骤202)根据各进口道的异质交通特征，初始生成仿真车辆；步骤203)建立车辆行驶规则；步骤204)仿真异质交通过街，得到各进口道的饱和流量；步骤30)基于各相位等饱和度的原则优化信号参数，得到交叉口的信号配时；所述步骤30)包括：步骤301)相位方案设计：采用各进口道轮替绿灯放行的相位；步骤302)流率比分析：对于每个进口道，通过仿真并计算得到各进口道的饱和流量Si；于是，依式(8)计算各进口道的流率比：式中，yi：第i进口道的流率比；qi：通过视频统计出的第i进口道的流量,单位vel/h；Si：第i进口道的饱和流量，单位vel/h；各进口道的关键流率比之和为：步骤303)确定黄灯时间和全红时间：其中，黄灯时长的表达式如式(10)：式中，A：黄灯信号时长；tL：驾驶员反应时间；V85：85％车速，单位m/s；a：机动车平均减速度，单位m/s2；g：道路坡度，用小数表示；全红时长的表达式如式(11)：式中，r：全红信号时长；w：从停车线到远端对向冲突车道的距离，单位m；Lcl：机动车规定标准长度，单位m；V15：15％车速，单位m/s；因此，各相位的绿灯间隔时间为：I＝A+r  式(12)；步骤304)确定信号损失时间：一个周期的总的信号损失时间为：式中，Ii：第i个相位的绿灯间隔时间；Ai：第i个相位的黄灯信号时长；步骤305)确定信号周期时长：该交叉口的信号周期按式(14)计算：式中，CT：直行时交叉口信号周期时长；L：一个周期的总的信号损失时间；Y：各进口道的关键流率比之和；步骤306)绿灯时间时分配：各相位的有效绿灯时长按式(15)计算：