[发明专利]一种一体化干线交叉口群时空资源配置方法

摘要

一种降低车辆延误和交通排放的协调信号配时优化方法，适用于有(无)左转短车道的干线交叉口群。基于协调信号对干线车流的影响分析，考虑短车道空间优化构建了干线交叉口群时空资源配置优化模型，针对短车道空间确定构建了干线交叉口群信号配时优化模型。为评价干线交叉口群的运行效率和环境状况，提出了三种具体形式的性能指标，并改进了车道组车均延误估计方法和红绿灯期间排放因子标定方法。然后，针对各种情况给出了上述模型和方法的技术应用流程。借助交通仿真软件VISSIM和编程软件MATLAB，使用算例说明了技术应用流程。结果表明，面向干线交叉口群，新方法能一体化配置时空资源，实现车辆延误和交通排放的最小化，可广泛应用于信号配时设计与优化。 1

主权项

1.一种一体化干线交叉口群时空资源配置方法，包括实施条件、优化模型和技术应用流程，其特征在于：

(一)实施条件

(1)干线交叉口群，其规模为1或以上；

(2)每个交叉口为三路、四路或五路交叉口，每条进口道上渠化2条或以上机动车道；

(3)右转车流与其同向直行车流一起通行；

(4)每个交叉口设置2个或以上信号相位；

(二)优化模型

针对设计短车道空间，干线交叉口群时空资源优化模型为

式中：PI为干线交叉口群性能指标；为交叉口η相位i的有效绿灯时间(s)；为交叉口η车道组j的短车道长度(m)；o^η,η+1为交叉口η+1相对于η的相位差(s)；n^η为交叉口η的相位数；为判断交叉口η车道组j是否在相位i内通行的变量，若是反之g_min为最小有效绿灯时间(s)；C_min为最短周期时长(s)；为交叉口η的独立相位数；l为平均相位损失时间(s)；C_max为最长周期时长(s)；C_c为共用周期时长(s)；为平均饱和车头时距(s)；为平均停车间距(m)；为判断交叉口η车道组j是否设置短车道的变量，若是反之为交叉口η与η+1的共有路段长度(m)；为判断交叉口η车道组j′是否在共有路段上的变量，若是反之

式(1)的决策变量为相位有效绿灯时间、短车道长度和交叉口相位差，目标函数(a1)代表由相位有效绿灯时间、短车道长度和交叉口相位差决定的干线交叉口群性能指标最小化；约束条件(b1)代表车道组有效绿灯时间等于或大于最小有效绿灯时间；约束条件(b2)代表信号周期时长等于或大于最短周期时长、且小于或等于最长周期时长；约束条件(b3)代表不考虑双周期或半周期时各交叉口信号周期时长均相同；约束条件(b4)代表交叉口相位差等于或大于0、且小于共用周期时长；约束条件(b5)代表车道组有效绿灯时间等于或大于短车道上排队车辆完全释放时间；约束条件(b6)代表相邻交叉口共有路段上的短车道长度之和小于或等于该共有路段长度；约束条件(c1)代表相位有效绿灯时间等于或大于0；约束条件(c2)代表短车道长度等于或大于0；

针对短车道空间确定，干线交叉口群信号配时优化模型为

式(2)的决策变量为相位有效绿灯时间和交叉口相位差，其中符号含义同式(1)，目标函数(a2)代表由相位有效绿灯时间和交叉口相位差决定的干线交叉口群性能指标最小化，约束条件(b1)、(b2)、(b3)、(b4)和(c