CN102956111B - 一种城市干道群协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了城市干道群协调控制方法，该方法包括：根据城市道路网状况进行分区控制策略的制定，并对区域内干道进行等级划分；根据干道等级不同逐级进行干道协调控制方案的设定；以干道上平均行程时间最短为优化目标，较低优先级别的干道的周期依据相交的高优先级别干道的周期确定，同时进行干道群间、干道内相位差的寻优；根据干道大周期内不溢出条件对干道内上下游绿灯时长进行调整，避免控制时段内发生交通拥塞，最终实现了城市干道群的协调控制，本发明适用于干道结构明显的城市区域路网，能够有效减少车辆在干道上的行程延误，避免交通阻塞，实现区域协调优化。

Description

一种城市干道群协调控制方法

技术领域

本发明涉及区域交通的协调控制，特别涉及一种城市干道群协调控制方法。

背景技术

进入二十一世纪以来，随着社会经济的快速发展，机动车拥有量逐年增加，交通污染、交通安全、交通拥堵等交通问题日益严重。北京、上海、广州、天津等大中城市在谋划“十二五”发展时均已将“不堵车”列为了城市未来发展的具体目标。为解决交通问题，避免交通拥堵，必须保证城市道路的畅通，然而现有交叉口信号控制系统以单个交叉口为控制单元，不能满足城市管理者控制疏导交通的需求，导致机动车在道路上停车次数多、延误时间长，交通拥堵发生时不能及时疏导，高峰时期交通拥堵严重，交通安全等事故多发。而且呈日渐恶化趋势，严重影响了城市居民的身心健康，制约了城市健康发展，破坏了城市的自身形象。

国内外学者针对日益严重的交通拥堵等问题进行了深入研究，近年来针对城市交通信号间协调优化的研究和实践逐渐成为缓解交通问题的一个重要突破口。其中干道协调控制技术已经逐渐有完善的理论提出，干道协调控制是指通过对干道信号参数的调整和优化使得交通流在交叉口处遇到绿灯信号而不停车等待(即形成道路双向交通流的“绿波带”的信号控制方法，实践证明干道协调控制在改善交通拥堵状况方面有很好的应用。美国道路通行能力手册证明，实施道路双向交通绿波控制将对交通流的时间延误改善超过200%~400%以上。近年来，我国城市普遍实施“畅通工程”建设，城市道路交通控制的水平也有了较大的提高，其中一个明显的标志就是线控技术在我国城市中正在得到越来越广泛的应用。同时利用城市多条协调干道共同完成城市交通管理的控制策略成为缓解交通拥堵、解决交通问题的重要思路。

然而在干道协调中，干道内交叉口不但要求有公共周期，而且对交叉口之间的相位差有严格的要求。与协调干道相交的交叉口越多，特别是形成闭环后，最佳方案的求取越复杂。目前协调控制仍只能应用于孤立的干道。对于城市的多条干道以及区域内其他交叉口，仍没有有效的控制方法提出。因此城市干道群协调控制的方法具有很大的研究意义和巨大的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种城市干道群协调控制方法，以协调干道为控制单元，兼顾区域内剩余交叉口，提出区域干道群协调控制的方法，使得区域内协调干道能够协同合作共同完成区域控制策略的执行，应用于城市多条干道联合协调控制。

本发明采用如下技术方案：

一种城市干道群协调控制方法，包括如下步骤：

S1根据城市交通状态及道路网结构，确定城市区域交通控制的宏观策略；

S2根据区域交通控制的宏观策略，确定同一宏观策略下区域干道的重要度；

S3在同一宏观策略下根据各个交叉口相交干道的重要度，确定该区域相关干道的优先级别；

S4根据区域干道的优先级别，逐级确定干道协调控制方法,具体步骤如下：

S41确定控制区域内各条干道的协调控制初始参数范围，所述初始参数包括，第k条干道的公共周期变化范围[Ck_min,Ck_max]，第k条干道第i个交叉口的d方向相位的变化集合P(k,i,d)，以及d方向的绿灯时间的变化范围[g(k,i,d)_min,g(k,i,d)_max]，优先级别最高的干道w的公共周期Cw，所述Cw值为合数；

S42确定大周期CM的值，大周期为干道群协调控制的最小控制单元，是一个相同周期状态或者需要控制的一个时间段，大周期以该方向的红灯时间起点开始计算：

当需要对控制区域进行一个时段的控制时，该时段长度TC作为该区域的大周期；

当两个交叉口的公共周期不同，则取两个交叉口的公共周期的最小公倍数为该两个交叉口的大周期；

如图1、图2所示，设与优先级别最高的干道w相交的干道h公共周期为ch，相交的交叉口为Ic，Ic上游与优先级别较低干道的交叉口为Iu，下游与优先级别较低干道的交叉口为Id，设车流从交叉口Ic到交叉口Id，

CM=max{Lcm(Ch,Cw),TC}

式中，Lcm(Ch,Cw)为Ch和Cw数值的最小公倍数，Ch∈[Ch_min,Ch_max]，TC为控制时段，其中m*Cw=n*Ch=CM，所述m、n为整数。

S43在均匀流状态下，确定在一个大周期内交叉口处车辆的启动时刻及该车辆从一个交叉口到达下一个交叉口处的预计到达时刻；

S44确定大周期内上游交叉口和下游交叉口车辆通过时刻的对应关系；

S45确定大周期内车辆在干道上的平均行程时间，所述当平均行程时间最短时得到优先级别低的干道的最佳周期，得到该干道的协调控制方案，然后按照逐级协调得到城市干道群的协调控制方法。

所述城市区域交通控制的宏观策略，具体为：

对于交通流拥堵发生区域，该区域的宏观策略为：快速、大量的输出交通流，控制进入交通流以及避免交通拥堵的发生和蔓延，将该区域的干道定义为拥堵相关干道，该区域为拥堵区域；

对于交通流处于未饱和区域，该区域的宏观策略为：快速、连续的输出交通流，平衡区域交通流，保证区域内行驶车辆少停车、少延误，将经过该区域的干道定义为畅通相关干道；

对于特殊情况下的管制区域，该区域的宏观策略根据管制要求确定，将经过管制区域的干道定义为管制相关干道。

所述S2根据区域交通控制的宏观策略，确定同一宏观策略下区域干道的重要度，具体为：

对于拥堵相关干道，以区域交通流输出干道和方向为高重要度，以区域交通流输入干道和方向为低重要度；

对于畅通相关干道，以区域干道等级为重要度划分；

对于管制相关干道，以区域管制干道和方向为高重要度。

所述S3在同一宏观策略下根据各个交叉口相交干道的重要度，确定该区域相关干道的优先级别，具体包括如下步骤：

S31确定交叉口的优先级别CP，具体为：

设同一宏观策略下的干道k，与第j条道路相交形成第i个交叉口，则该第i个交叉口的优先级为CP(i,j)，该交叉口属于的干道编号为K(i,j)，所述交叉口的优先级别CP由第j条道路的重要度决定，根据交叉口处相交道路的重要度优先级别从高到低递减。

S32确定干道优先级别RP，具体为：干道K上所有交叉口优先级别的最小值为干道K的优先级别，RP(k)=min{CP(i,j)}，其中K(i,j)=k，并将该条道路上所有交叉口的CP值设定为RP(k)。

所述步骤S41中的相位P包括对称相位、搭接相位、单放相位，并用上下行两个方向的红灯时间起点的差值表示。

所述差值当下行方向红灯起点在上行方向红灯地点的前面时为正，否则为负。

所述步骤S43中在均匀流状态下，确定在一个大周期内交叉口处车辆的启动时刻及车辆到达下一个交叉口的预计时刻，具体为：

设与优先级别最高的干道w相交的干道h公共周期为ch，相交的交叉口为Ic，Ic上游与优先级别较低干道的交叉口为Iu，下游与优先级别较低干道的交叉口为Id，设车流从交叉口Ic到交叉口Id，

则交叉口Ic的第kci股车流中的第j辆车启动时间为SIc(kci,cj)，表达式为

SIc(kci,cj)=(kci-1)*Cw+rc_kci+cj*t

设车流从交叉口Id到交叉口Ic：

则交叉口Id处第kdi股车流中的第dj辆车启动时间为SId(kdi,dj)，表达式为

SId(kdi,dj)=(kdi-1)*Ch+rd_kdi+dj*t+ΔdCM

交叉口Id处大周期内的第fd辆车启动的时刻为SId(fd)，表达式为

SId(fd)=SId(kdi(fd),dj(fd))

式中kdi(fd)=[fd-int(fd%Ngd)]/Ngd+1，dj(fd)=int(fd%Ngd)；

如果没有阻滞第kci股车流的首车预计到达下一个交叉口Id的时间为ArId(kci,1)，表达式为

ArId(kci,1)=SIc(kci,1)+TL

式中TL为车辆从交叉口Ic到交叉口Id的平均行驶时间；

rc_kci或rd_kdi为该方向第kci或kdi个周期的红灯时间，车流中车辆之间的间隔为常值t，所述1≤kci≤m、1≤kdi≤n，1≤cj≤Ngc、1≤dj≤Ngd，Ngc、Ngd为每个周期的绿灯时间通过的车流量值，Ngc＝gc_kci*sci、Ngd＝gd_kdi*sdi，gc_kci或gd_kdi为该方向第kci或kdi个周期的绿灯时间，sci为交叉口Ic的均匀输入流率，sdi为交叉口Id的均匀输出流率，输入流率为单位时间内交叉口平均到达车辆数，通过实时监测道路交通流数据获取，输出流率与道路交通基本设施状况有关，为单位时间内输出车道最大的输出能力，ΔdCM为大周期间的相位差。

所述S44确定大周期内上游交叉口和下游交叉口车辆通过时刻的对应关系，

设交叉口Ic第kci个周期，释放的一股车流的尾车驶离交叉口Id的时刻为Sidend(kci)，如图1所示，上游交叉口到达下游交叉口时，由于车流到达交叉口的时间以及Id的通行能力的不同，到达车流将分为两股或者多股，每股车流的首车可能出现不停车通过、停车通过两种情况。交叉口Ic第kci个周期的首车到达交叉口Id时对应的时刻为fd，fd值为fd(kci)，所述确定对应关系的过程为求解fd值，具体为：

S441：初始化kci=1

S442：如果kci≥2且ArId(kci,1)≤Sidend(kci-1)，则首车遇到上一个周期车尾受到阻滞，此时fd(kci)=fd(kci-1)+Ngc，否则转到S443；

S443：如果ArId(kci,1)∈Rd(kdi)则遇见红灯，fd(kci)＝(kdi-1)*Ngd+1；

如果ArId(kci,1)∈Gd(kdi)则遇见绿灯，

S444：Sdend(kci)=SId(fd(kci)+Ngc-1)，kci=kci+1，如果kci<m则转到S441。否则转到S445；

S445：得到交叉口Ic每个周期的首车到达交叉口Id时对应的fd值，确定对应关系；

上述步骤中：Rd(kdi)表示大周期内交叉口Id该方向的红灯时间范围，Gd(kdi)表示大周期内交叉口Id该方向的绿灯时间范围，其中Rd(kdi)、Gd(kdi)的表达式分别为：

Rd(kdi)=ΔdCM+[kdi-1)*Ch,(kdi-1)*Ch+rd_kdi],kdi=[1,n]

Gd(kdi)=ΔdCM+[(kdi-1)*Ch+rd_kdi,kdi*Ch],kdi=[1,n]

所述S45确定大周期内车流在干道上的平均行程时间，当平均行程时间最短时得到优先级别较低的干道的最佳周期，得到该干道的协调控制方案，然后按照逐级协调得到城市干道群的协调控制方法，具体为：

S451确定大周期内车流在干道上的平均行程时间，具体步骤为：

设干道h与优先级别最高的干道W相交得到交叉口Ic，下游与优先级别较低的干道相交得到交叉口Id，上游与优先级别较低的干道相交得到交叉口Iu；

S4511确定大周期内平均每辆车在干道上的行程时间，所述行程时间为大周期内车辆在干道交叉口与上游交叉口路段以及干道交叉口与下游交叉口的路段的双向行程时间；

所述交叉口Ic到交叉口Id的车流平均每辆车在道路上的行程时间Tcd为：

$\mathrm{Tcd}=\underset{\mathrm{kci}=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{\mathrm{cj}=1}{\overset{\mathrm{Ngc}}{\mathrm{\&Sigma;}}}[\mathrm{SId}(\mathrm{fd}\left(\mathrm{kci}\right)+\mathrm{cj}-1)-\mathrm{SIc}(\mathrm{kci},\mathrm{cj})]/(m*\mathrm{Ngc})$

所述交叉口Id到交叉口Ic的车流平均每辆车在道路上的行程时间Tdc为：

$\mathrm{Tdc}=\underset{\mathrm{kdi}=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{\mathrm{dj}=1}{\overset{\mathrm{Ngd}}{\mathrm{\&Sigma;}}}[\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SIc}}(\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{fd}}\left(\mathrm{kdi}\right)+\mathrm{dj}-1)-\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SId}}(\mathrm{kdi},\mathrm{dj})]/(n*\mathrm{Ngd})$

其中，交叉口Id在大周期内的第kdi个周期第dj辆车启动的时刻为该车辆在交叉口Ic处对应的第辆车，启动离开的时刻为 $\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SIc}}(\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{fd}}\left(\mathrm{kdi}\right)+\mathrm{dj}-1);$ S4512确定交叉口Ic到交叉口Id之间的车流在干道上的平均行程时间T(c,d)， $T(c,d)=\frac{\mathrm{Tcd}+\mathrm{Tdc}}{m*\mathrm{Ngc}+n*\mathrm{Ngd}};$

S4513确定交叉口Ic与交叉口Iu之间的车流在干道上的平均行程时间T(c,u)；

S4514确定交叉口Ic到交叉口Id之间、交叉口Ic与交叉口Iu之间车流在干道上的平均行程时间T：

T=T(c,d)+T(c,u)

交叉口Id与交叉口Ic的大周期相位差为表达式为

式中分别为Id到Ic方向的红灯时长，为Id到Ic的平均行驶时间，为Id到Ic方向Id交叉口红灯时间起点与Ic到Id方向的红灯时间起点的差值，Id到Ic方向红灯时间在前取正，否则取负值；为Id到Ic方向Ic交叉口红灯时间起点与Ic到Id方向的红灯时间起点的差值，Id到Ic方向红灯时间在前取正，否则取负值；

S452当平均行程时间最短时得到优先级别较低的干道的最佳周期，得到该条干道的最佳协调控制方案，具体为：

S4521在遍历h干道公共周期范围[Ch_min,Ch_max]内，此时相序以及绿灯时间选取相序集和绿灯时间集中的任意一个元素，求取使得T最小的最佳周期ChB；

S4522在ChB确定的条件下，遍历P(h,i,d)和[g(h,i,d)_min,g(h,i,d)_max]求取使得T最小的相序PB和绿灯时长gB，以及最佳相位差值，其中gB应当满足在大周期内不排队溢出条件；

S4523确定优先级别较低干道的协调控制方案的优化目标为T，使T最小的配时方案为该条干道的最佳协调控制方案；

S453按照逐级协调得到城市干道群的协调控制方法，所述逐级协调是按照优先级别由高到低的顺序。

所述大周期内不排队溢出条件为：

设L(c,d)为交叉口Ic与交叉口Id之间的距离，LV为排队时车头距离，不排队溢出应满足下式：

$\mathrm{gc}\&le;\frac{L(c,d)*\mathrm{Cw}}{\mathrm{tcd}(\mathrm{kci},\mathrm{cj})*\mathrm{sci}*\mathrm{LV}}$

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{gd}}\&le;\frac{L(c,d)*\mathrm{Ch}}{\mathrm{tdc}(\mathrm{kdi},\mathrm{dj})*\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{sdi}}*\mathrm{LV}}$

式中，tcd(kci,cj)为Ic到Id方向交叉口Ic第kci个周期第cj辆车在路段上的行程时间，tdc(kci,cj)为Id到Ic方向Id中第kdi个周期第dj辆车在路段上的行程时间，和分别为Id到Ic方向交叉口Id的绿灯时长和绿灯流率。

本发明的有益效果：本发明以目前较为成熟且改善效果明显的干道协调控制为基础，连线成面，形成城市干道群协调控制方法；

本发明能够降低车辆通过路网的时间损失，污染排放等，同时对提升城市信号控制系统应对现状交通拥堵等问题的能力，为缓解交通问题提供有力的方法。

附图说明

图1是大周期内相邻交叉口的下行方向（Ic到Id方向）协调控制时距分析图；

图2是大周期内相邻交叉口的上行方向（Id到Ic方向）协调控制时距分析图；

图3是本发明一实施例的干道示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

已知某城市某一控制区域有4条干道A、B、C、D，A和B、B和C、C和D、D和A分别相交，如图3所示。该区域的控制时段为两个小时（7200s），每辆车占用空间为7m，流率的单位为辆/小时，其中相位差是红灯起点的差值。四条干道群的初始协调控制参数范围如表1所示，各条干道内部协调参数如表2，表3，表4，表5所示。

表1干道群初始协调控制参数

表2干道A协调初始协调控制参数

表3干道B协调初始协调控制参数

表4干道C协调初始协调控制参数

表5干道D协调初始协调控制参数

（1）对各条干道的绿灯时长状况进行调整，保证在控制时间内没有车辆溢出交叉口。为满足大周期内不溢出条件，将A1交叉口西向东方向的绿信比调整为0.42，将B1交叉口西向东方向的绿信比调整为0.47。

表6大周期内不溢出条件下调整的交叉口

（2）根据干道群协调控制方法的步骤，首先对干道Ａ的协调方案进行确定，如表7所示。

表7干道A的协调控制方案

（3）根据干道A的协调控制周期，确定与A相交的干道B的周期值。通过在相应周期范围内寻优最终确定该干道的协调方案，如表8所示。

表8干道B的协调控制方案

（4）根据干道B的协调控制周期，确定与B相交的干道C的周期值。通过在相应周期范围内寻优最终确定该干道的协调方案，如表9所示。

表9干道C的协调控制方案

（5）根据干道A、干道C的协调控制周期，确定与A、C相交的干道D的周期值。通过在相应周期范围内寻优最终确定该干道的协调方案，如表10所示。

表10干道D的协调控制方案

通过上面顺序的逐级协调，完成对该四条干道的协调方案的设计，特别是对各个周期值的确定，使得干道与干道之间的连接效率更好，综合性能最高。干道群协调控制方法以车辆在道路上干道上行驶的平均行程时间最小为优化目标，能够应用于区域交通问题的缓解，同时本发明为城市区域路网协调，连线成面提供了具体的实施方法。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种城市干道群协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1根据城市交通状态及道路网结构，确定城市区域交通控制的宏观策略；

所述城市区域交通控制的宏观策略，具体为：

对于交通流拥堵发生区域，该区域的宏观策略为：快速、大量的输出交通流，控制进入交通流以及避免交通拥堵的发生和蔓延，将该区域的干道定义为拥堵相关干道，该区域为拥堵区域；

对于交通流处于未饱和区域，该区域的宏观策略为：快速、连续的输出交通流，平衡区域交通流，保证区域内行驶车辆少停车、少延误，将经过该区域的干道定义为畅通相关干道；

对于特殊情况下的管制区域，该区域的宏观策略根据管制要求确定，将经过管制区域的干道定义为管制相关干道；

S2根据区域交通控制的宏观策略，确定同一宏观策略下区域干道的重要度；

具体为：

对于拥堵相关干道，以区域交通流输出干道和方向为高重要度，以区域交通流输入干道和方向为低重要度；

对于畅通相关干道，以区域干道等级为重要度划分；

对于管制相关干道，以区域管制干道和方向为高重要度；

S3在同一宏观策略下根据各个交叉口相交干道的重要度，确定该区域相关干道的优先级别；

具体包括如下步骤：

S31确定交叉口的优先级别CP，具体为：

设同一宏观策略下的干道K，与第j条道路相交形成第i个交叉口，则该第i个交叉口的优先级为CP(i,j)，该交叉口属于的干道编号为K(i,j)，所述交叉口的优先级别CP由第j条道路的重要度决定；

S32确定干道优先级别RP，具体为：干道K上所有交叉口优先级别的最小值为干道K的优先级别，RP(k)＝min{CP(i,j)}，其中K(i,j)＝k，并将该条道路上所有交叉口的CP值设定为RP(k)；

S4根据区域干道的优先级别，逐级确定干道协调控制方法,具体步骤如下：

S41确定控制区域内各条干道的协调控制初始参数范围，所述初始参数包括，第k条干道的公共周期变化范围[Ck_min,Ck_max]，第k条干道第i个交叉口的d方向相位的变化集合P(k,i,d)，以及d方向的绿灯时间的变化范围[g(k,i,d)_min,g(k,i,d)_max]，优先级别最高的干道w的公共周期Cw，所述Cw值为合数；

S42确定大周期CM的值；

当需要对控制区域进行一个时段的控制时，该时段长度TC作为该区域的大周期；

当两个交叉口的公共周期不同，则取两个交叉口的公共周期的最小公倍数为该两个交叉口的大周期；

CM＝max{Lcm(Ch,Cw),TC}

式中，Lcm(Ch,Cw)为Ch和Cw数值的最小公倍数，Ch∈[Ch_min,Ch_max]，TC为控制时段，其中m*Cw＝n*Ch＝CM，所述m、n为整数，h是与优先级别最高的干道w相交的干道，Ch是干道h的公共周期，所述两个交叉口是与干道w相交的任意两个相邻交叉口；

S43在均匀流状态下，确定在一个大周期内交叉口处车辆的启动时刻及该车辆从一个交叉口到达下一个交叉口处的预计到达时刻；

S44确定大周期内上游交叉口和下游交叉口车辆通过时刻的对应关系；

S45确定大周期内车辆在干道上的平均行程时间，所述平均行程时间最短时得到优先级别低的干道的最佳周期，进一步得到该干道的协调控制方案，然后按照逐级协调得到城市干道群的协调控制方法。

2.根据权利要求1所述的一种城市干道群协调控制方法，其特征在于，所述步骤S41中的相位P包括对称相位、搭接相位、单放相位，并用上下行两个方向的红灯时间起点的差值表示。

3.根据权利要求2所述的一种城市干道群协调控制方法，其特征在于，所述差值当下行方向红灯起点在上行方向红灯地点的前面时为正，否则为负。

4.根据权利要求1所述的一种城市干道群协调控制方法，其特征在于，所述步骤S43中在均匀流状态下，确定在一个大周期内交叉口处车辆的启动时刻及车辆到达下一个交叉口的预计时刻，具体为：

设与优先级别最高的干道w相交的干道h公共周期为ch，相交的交叉口为Ic，Ic上游与优先级别较低干道的交叉口为Iu，下游与优先级别较低干道的交叉口为Id，设车流从交叉口Ic到交叉口Id，

则交叉口Ic的第kci股车流中的第cj辆车启动时间为SIc(kci,cj)，表达式为

SIc(kci,cj)＝(kci-1)*Cw+rc_kci+cj*t

设车流从交叉口Id到交叉口Ic：

则交叉口Id处第kdi股车流中的第dj辆车启动时间为SId(kdi,dj)，表达式为

SId(kdi,dj)＝(kdi-1)*Ch+rd_kdi+dj*t+△dCM

交叉口Id处大周期内的第fd辆车启动的时刻为SId(fd)，表达式为

SId(fd)＝SId(kdi(fd),dj(fd))

式中kdi(fd)＝[fd-int(fd％Ngd)]/Ngd+1，dj(fd)＝int(fd％Ngd)；

如果没有阻滞第kci股车流的首车预计到达下一个交叉口Id的时间为ArId(kci,1)，表达式为

ArId(kci,1)＝SIc(kci,1)+TL

式中TL为车辆从交叉口Ic到交叉口Id的平均行驶时间；

rc_kci或rd_kdi为该方向第kci或kdi个周期的红灯时间，车流中车辆之间的间隔为常值t，所述1≤kci≤m、1≤kdi≤n，1≤cj≤Ngc、1≤dj≤Ngd，Ngc、Ngd为每个周期的绿灯时间通过的车流量值，Ngc＝gc_kci*sci、Ngd＝gd_kdi*sdi，gc_kci或gd_kdi为该方向第kci或kdi个周期的绿灯时间，sci为交叉口Ic的均匀输入流率，sdi为交叉口Id的均匀输出流率，输入流率为单位时间内交叉口平均到达车辆数，通过实时监测道路交通流数据获取，输出流率与道路交通基本设施状况有关，为单位时间内输出车道最大的输出能力，△dCM为大周期间的相位差。

5.根据权利要求4所述的一种城市干道群协调控制方法，其特征在于，所述S44确定大周期内上游交叉口和下游交叉口车辆通过时刻的对应关系，

设交叉口Ic第kci个周期，释放的一股车流的尾车驶离交叉口Id的时刻为Sidend(kci)，交叉口Ic第kci个周期的首车到达交叉口Id时对应的时刻为fd，fd值为fd(kci)，所述确定对应关系的过程为求解fd值，具体为：

S441：初始化kci＝1；

S442：如果kci≥2且ArId(kci,1)≤Sidend(kci-1)，则首车遇到上一个周期车尾受到阻滞，此时fd(kci)＝fd(kci-1)+Ngc，否则转到S443；

S443：如果ArId(kci,1)∈Rd(kdi)则遇见红灯，fd(kci)＝(kdi-1)*Ngd+1；

如果ArId(kci,1)∈Gd(kdi)则遇见绿灯，

S444：Sidend(kci)＝SId(fd(kci)+Ngc-1)，kci＝kci+1，如果kci<m则转到S441，否则转到S445；

S445：得到交叉口Ic每个周期的首车到达交叉口Id时对应的fd值，确定对应关系；

上述步骤中：Rd(kdi)表示大周期内交叉口Id该方向的红灯时间范围，Gd(kdi)表示大周期内交叉口Id该方向的绿灯时间范围，其中Rd(kdi)、Gd(kdi)的表达式分别为：

Rd(kdi)＝△dCM+[(kdi-1)*Ch,(kdi-1)*Ch+rd_kdi],kdi＝[1,n]

Gd(kdi)＝△dCM+[(kdi-1)*Ch+rd_kdi,kdi*Ch],kdi＝[1,n]。

6.根据权利要求1所述的一种城市干道群协调控制方法，其特征在于，所述S45确定大周期内车流在干道上的平均行程时间，当平均行程时间最短时得到优先级别较低的干道的最佳周期，进一步得到该干道的协调控制方案，然后按照逐级协调得到城市干道群的协调控制方法，具体为：

S451确定大周期内车流在干道上的平均行程时间，具体步骤为：

设干道h与优先级别最高的干道w相交得到交叉口Ic，下游与优先级别较低的干道相交得到交叉口Id，上游与优先级别较低的干道相交得到交叉口Iu，干道w的公共周期为Cw，干道h的公共周期为Ch，CM为干道w和干道h上两个相邻交叉口的大周期，其中m*Cw＝n*Ch＝CM，所述m、n为整数；

S4511确定大周期内平均每辆车在干道上的行程时间，所述行程时间为大周期内车辆在干道交叉口与上游交叉口路段以及干道交叉口与下游交叉口的路段的双向行程时间；

所述交叉口Ic到交叉口Id的车流平均每辆车在道路上的行程时间Tcd为：

$\mathrm{Tcd}=\underset{\mathrm{kci}=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{\mathrm{cj}=1}{\overset{\mathrm{Ngc}}{\mathrm{\&Sigma;}}}[\mathrm{SId}(\mathrm{fd}\left(\mathrm{kci}\right)+\mathrm{cj}-1)-\mathrm{SIc}(\mathrm{kci},\mathrm{cj})]/(m*\mathrm{Ngc})$

所述交叉口Id到交叉口Ic的车流平均每辆车在道路上的行程时间Tdc为：

$\mathrm{Tdc}=\underset{\mathrm{kdi}=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{\mathrm{dj}=1}{\overset{\mathrm{Ngd}}{\mathrm{\&Sigma;}}}[\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SIc}}(\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{fd}}\left(\mathrm{kdi}\right)+\mathrm{dj}-1)-\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SId}}(\mathrm{kdi},\mathrm{dj})]/\left(n^{*}\mathrm{Ngd}\right)$

其中，交叉口Ic的第kci股车流中的第cj辆车启动时间为SIc(kci,cj)，该交叉口在Id处对应的第fd(kci)辆车启动的时刻为SId(fd(kci)+cj-1)，交叉口Id在大周期内的第kdi个周期第dj辆车启动的时刻为该车辆在交叉口Ic处对应的第辆车，启动离开的时刻为

S4512确定交叉口Ic到交叉口Id之间的车流在干道上的平均行程时间T(c,d)， $T(c,d)=\frac{\mathrm{Tcd}+\mathrm{Tdc}}{m*\mathrm{Ngc}+n*\mathrm{Ngd}};$

Ngc、Ngd为每个周期的绿灯时间通过的车流量值，Ngc＝gc_kci*sci、Ngd＝gd_kdi*sdi，gc_kci或gd_kdi为该方向第kci或kdi个周期的绿灯时间，sci为交叉口Ic的均匀输入流率，sdi为交叉口Id的均匀输出流率；

S4513确定交叉口Ic与交叉口Iu之间的车流在干道上的平均行程时间T(c,u)；

S4514确定交叉口Ic到交叉口Id之间、交叉口Ic与交叉口Iu之间车流在干道上的平均行程时间T：

T＝T(c,d)+T(c,u)

交叉口Id与交叉口Ic的大周期相位差为表达式为

式中分别为Id到Ic方向的红灯时长，为Id到Ic的平均行驶时间，

为Id到Ic方向Id交叉口红灯时间起点与Ic到Id方向的红灯时间起点的差值，Id到Ic方向红灯时间在前取正，否则取负值；

为Id到Ic方向Ic交叉口红灯时间起点与Ic到Id方向的红灯时间起点的差值，Id到Ic方向红灯时间在前取正，否则取负值；

S452当平均行程时间最短时得到优先级别较低的干道的最佳周期，得到该条干道的最佳协调控制方案，具体为：

S4521在遍历h干道公共周期范围[Ch_min,Ch_max]内，此时相序以及绿灯时间选取相序集和绿灯时间集中的任意一个元素，求使得T最小的最佳周期ChB；

S4522在ChB确定的条件下，遍历P(h,i,d)和[g(h,i,d)_min,g(h,i,d)_max]求取使得T最小的相序PB和绿灯时长gB，以及最佳相位差值，其中gB应当满足在大周期内不排队溢出条件；

S4523确定优先级别较低干道的协调控制方案的优化目标为T，使T最小的配时方案为该条干道的最佳协调控制方案；

S453按照逐级协调得到城市干道群的协调控制方法，所述逐级协调是按照优先级别由高到低的顺序。

7.根据权利要求6所述的一种城市干道群协调控制方法，其特征在于，

所述的gB应当满足在大周期内不排队溢出条件为：

设L(c,d)为交叉口Ic与交叉口Id之间的距离，LV为排队时车头距离，不排队溢出应满足下式：

$\mathrm{gc}\&le;\frac{L(c,d)*\mathrm{Cw}}{\mathrm{tcd}(\mathrm{kci},\mathrm{cj})*\mathrm{sci}*\mathrm{LV}}$

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{gd}}\&le;\frac{L(c,d)*\mathrm{Ch}}{\mathrm{tdc}(\mathrm{kdi},\mathrm{di})*\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{sdi}}*\mathrm{LV}}$

式中，tcd(kci,cj)为Ic到Id方向交叉口Ic第kci个周期第cj辆车在路段上的行程时间，tdc(kci,cj)为Id到Ic方向Id中第kdi个周期第dj辆车在路段上的行程时间，和分别为Id到Ic方向交叉口Id的绿灯时长和绿灯流率。