一種考慮周期約束的交通信號協(xié)調(diào)控制方案平滑過渡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種交通信號協(xié)調(diào)控制方案的平滑過渡方法，用于交通管理與控制， 屬于智能交通研宄領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實(shí)施交通信號協(xié)調(diào)控制時，由于不同方案之間存在不同的相位差及方案運(yùn)行起 始時刻，使得交叉口無法在原方案周期結(jié)束后立刻運(yùn)行新方案。交通信號控制方案之間的 平滑過渡就是為了避免上述情況發(fā)生，確保新舊交通信號控制方案轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性與精確 性，在新舊交通信號控制方案之間插入若干優(yōu)化得到的過渡信號控制方案，在保證新方案 按照既定時刻運(yùn)行的同時，使得交通信號控制方案的變化不超過一定幅度，確保車流運(yùn)行 的穩(wěn)定性。因此，交通信號控制方案的平滑過渡是交通信號控制的重要內(nèi)容，也是實(shí)施協(xié)調(diào) 控制、確保協(xié)調(diào)控制效果的關(guān)鍵。
[0003] 現(xiàn)有的交通信號協(xié)調(diào)控制方案平滑過渡方法主要有以下幾個缺點(diǎn)：（1)沒有考慮 交叉口最大最小周期的約束，導(dǎo)致出現(xiàn)小于最小周期或者大于最大周期的情況，進(jìn)而對行 人過街、車輛排隊等造成很大影響，帶來巨大的安全隱患；(2)無法根據(jù)消耗時間的大小合 理確定采用增大周期或者減少周期的過渡方案；（3)相關(guān)方法過于復(fù)雜，很難在實(shí)踐中進(jìn) 行應(yīng)用。
[0004] 基于此，為了更加合理地實(shí)現(xiàn)交通信號協(xié)調(diào)控制方案的平滑過渡，需要建立一種 考慮最大最小信號周期約束的協(xié)調(diào)控制方案平滑過渡方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種考慮最大最小信號約束的協(xié)調(diào)控制方案平滑過渡方 法。該方法的基本思想是在交叉口信號機(jī)獲得新舊協(xié)調(diào)控制方案及新協(xié)調(diào)控制方案的下發(fā) 時刻點(diǎn)，通過確定采用何種協(xié)調(diào)控制平滑過渡方案，從而建立平滑過渡周期數(shù)量及時間的 計算方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的協(xié)調(diào)控制方案平滑過渡方法包括：平滑過渡方案 選擇、消耗時間計算、平滑過渡周期數(shù)及時間計算、過渡周期相位綠信比計算。
[0007] 本方法的基本步驟如下：
[0008] cl、平滑過渡方式選擇；
[0009] c2、消耗時間計算；
[0010] c3、平滑過渡周期數(shù)及時間計算；
[0011] c4、過渡周期相位綠信比計算。
[0012] 步驟cl具體是：
[0013] 根據(jù)交叉口信號機(jī)當(dāng)前運(yùn)行的原方案確定平滑過渡的方式。平滑過渡方法主要有 兩種方式：第一種方式以新方案下發(fā)至信號機(jī)的時刻作為基準(zhǔn)點(diǎn)；第二種方式以原方案周 期結(jié)束時刻作為基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)交叉口信號機(jī)從運(yùn)行其他控制方式（固定配時、感應(yīng)控制等） 的方案過渡到協(xié)調(diào)控制方式的方案時，適用第一種方式的平滑過渡方法；當(dāng)交叉口信號機(jī) 從協(xié)調(diào)控制（干線協(xié)調(diào)、區(qū)域協(xié)調(diào)、無纜協(xié)調(diào)等）中一種方案過渡到另一種新方案時，適用 第二種方式的平滑過渡方法。
[0014] 步驟c2的過程包括：
[0015] c21、獲取相關(guān)參數(shù)
[0016] 交叉口 i信號機(jī)根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行的信號方案以及接收到的新協(xié)調(diào)控制方案，確定如 下參數(shù)：
[0017] (Dti (k):第i個交叉口第k個優(yōu)化間隔，新協(xié)調(diào)控制方案下發(fā)時刻到該交叉口本 周期結(jié)束的持續(xù)時間；
[0018] (2)〇i(k):第i個交叉口第k個優(yōu)化間隔，原方案相對于關(guān)鍵交叉口 X的相位差；
[0019] (3) 〇i (k+Ι) -一第i個交叉口第k+Ι個優(yōu)化間隔，新方案相對于關(guān)鍵交叉口 X的相 位差；
[0020] (4)Ci(k+l)-一第i個交叉口第k+Ι個優(yōu)化間隔新方案的周期。
[0021] c22、計算第一種平滑過渡方式的消耗時間
[0022] 由于這種平滑過渡方式以下發(fā)時刻為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行方案的平滑過渡，因此所有交叉 口在執(zhí)行完舊周期后都需要根據(jù)下發(fā)時刻、周期結(jié)束時刻和新方案相位差進(jìn)行調(diào)整，執(zhí)行 過渡方案。對于關(guān)鍵交叉口 X(相位差為零的交叉口）而言，新方案下發(fā)時刻到原周期結(jié)束 時刻即為消耗時間。對于其他任意交叉口 i而言，還需考慮該交叉口與關(guān)鍵交叉口的相位 差關(guān)系。因此，這種情況下的消耗時間計算公式如下：
[0023] Δ Ti (k+1) = mod [tj (k) -Oi (k+1), Ci (k+1) ] (I)
[0024] 式中：Λ Ti (k+1)--第i個交叉口第k+1個優(yōu)化間隔，平滑過渡所需的消耗時間。
[0025] c23、計算第二種平滑過渡方式的消耗時間
[0026] 由于這種平滑過渡方式以原周期結(jié)束時刻為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行方案的平滑過渡，因此所 有交叉口在執(zhí)行完舊周期后都需要根據(jù)下發(fā)時刻、新舊方案相位差進(jìn)行調(diào)整，執(zhí)行過渡方 案。根據(jù)下發(fā)時刻到原周期結(jié)束時間與原相位差的關(guān)系，消耗時間計算有兩種情況，其計算 公式如下：
[0028] 步驟c3的過程包括：
[0029] 在c2步驟中計算得到平滑過渡所需的消耗時間之后，可以根據(jù)消耗時間的大小、 新周期大小及交叉口最大最小周期約束計算過渡周期個數(shù)和時長。這里可以分為兩種情況 進(jìn)行描述。
[0030] C31、計算減小周期的平滑過渡方案
[0031]
即消耗時間較少，可以通過減少新周期時間來盡快 實(shí)現(xiàn)過渡周期的優(yōu)化。根據(jù)過渡周期可以減少的最大幅度，過渡周期數(shù)量的計算公式如 下：
[0033] 式中：Ns(k+l)--第k+1個優(yōu)化間隔所需過渡周期（小于新周期）的個數(shù)；
[0034] Cimin--第i個交叉口的最小信號周期時長；
[0035] β--允許的過渡周期相對于新周期的最大波動幅度，一般可以取20-25%。
[0036] 在得到減少周期進(jìn)行平滑過渡的過渡周期數(shù)量之后，可以根據(jù)最小信號周期的約 束來確定每個過渡周期的具體時間長度，可以分為如下兩種情況：
[0037] (1)如果滿足Ci(I^l)-CiniinS β C Jk+1)，則過渡周期時長計算公式如下：
[0039] 式中：Cit (j)--交叉口 i第j個過渡周期時長。
[0040] (2)如果滿足Ci (k+1) -CiDlin> β Ci (k+1)，則過渡周期時長計算公式如下：
[0042] c32、計算增大周期的平滑過渡方案
[0043]
,即消耗時間較多，可以通過增大新周期時間以 盡快實(shí)現(xiàn)過渡周期的優(yōu)化。根據(jù)過渡周期可以增加的最大幅度，過渡周期數(shù)量的計算公式 如下：
[0045] 式中：Nb(k+Ι) -一第k+Ι個優(yōu)化間隔所需過渡周期（大于新周期）的個數(shù)；
[0046] Cimax--第i個交叉口的最大信號周期時長；
[0047] 在得到增大周期進(jìn)行平滑過渡的過渡周期數(shù)量之后，可以根據(jù)最大信號周期的約 束來確定每個過渡周期的具體時間長度，可以分為如下兩種情況：
[0048] (1)如果滿足Cimax-Ci (k+Ι)彡β Ci (k+Ι)，則過渡周期時長計算公式如下：
[0052] 步驟c4具體是：
[0053] 通過獲取的周期及新方案的綠信比，計算得到過渡周期的綠燈時間方案：
[0054] gitp(j) = Aip(k+l)Cit(j) (9)
[0055] 式中：gitp(j) -一第i個交叉口第P個相位第j個過渡周期的有效綠燈時間；
[0056] λ ip(k+l) -一第i個交叉口第k+1個優(yōu)化間隔，新方案的綠信比。
[0057] 本發(fā)明的有益效果：根據(jù)交叉口最大最小信號周期的約束以及新方案的下發(fā)時 亥IJ，合理的確定增大或減小新方案周期以盡快實(shí)現(xiàn)新方案的平滑過渡，確保交通信號的平 穩(wěn)有序運(yùn)行。