CN103366556B - 协调控制干线的自动组织方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及协调控制干线的自动组织方法，包括：将满足预定条件的路段列入集合L，并将交叉口列入集合M；按路段安全速度差异将集合L中连贯的路段分组，得到子集合Lⁿ，并将对应的交叉口列入子集合Mⁿ；依次针对子集合L^j，检测各交叉口的车流量比γ，将交叉口标记为a_i或b_k；根据子集合M^j中标记为a_i的交叉口个数N(a_i)确定子集合L^j的干线；依次针对各子干线，根据该子干线的上行、下行交通流量，以交通流量较大的流向为该子干线的绿波方向；最后以确定的干线和绿波方向实施干线控制。本发明可根据实际交通情况的变化自动组织干线，从而使现有干线控制系统具备随机应变能力，有利于提高交通管理效率。

Description

协调控制干线的自动组织方法

技术领域

本发明涉及一种协调控制干线的自动组织方法，能自动组织适于绿波控制的道路干线。

背景技术

传统的干线划分是通过人工进行的，通常根据交警的经验划分主干道作为绿波干线，例如，以车流比较大的东西向或南北向干道作为绿波干线，用以满足主干道的车流运行。但是，这种传统方法难以根据当前交通状况做出适应性改变，无法有效提高道路运行效率。

目前已有研究者就干线控制提出不少改进技术方案，例如，申请号200810063709.0公开号CN101325008A的中国发明专利申请（名称：一种城市交通干线动态双向绿波带智能协调控制方法），申请号201010604148.8授权公告号CN102024335B的中国发明专利（名称：服务于城市干线道路绿波控制的速度引导方法），等等。但是，这些改进都是在已划定干线的基础上进行的，并不能根据实际交通情况的变化自动组织干线，缺少随机应变能力，不利于提高交通管理效率。

此外，申请人还注意到，已有研究者在多个相邻交叉口交通控制领域做出改进，例如，申请号201210362621.5申请公布号CN102867424A的中国发明专利申请（名称：一种区域协调交通控制方法），等等。但是，这些改进方案往往基于特定结构的交叉口路段，不能扩展应用于规则的交叉口路段；而且，其控制方法比较复杂，往往用到较多交通模型，含有大量运算过程，不利于提高方案运行效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提出一种协调控制干线的自动组织方法，能够根据实际交通情况的变化自动组织干线，有利于提高交通管理效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种协调控制干线的自动组织方法，应用于由若干交叉口组成的目标区域；其特征是，所述自动组织方法包括以下步骤：

第一步、对于目标区域中相邻交叉口之间的所有路段进行检测，将满足预定条件的路段列入集合L，并将集合L中各路段两端的交叉口列入集合M；

第二步、按路段安全速度差异ΔV在预定范围内，将集合L中连贯的路段分组，得到子集合L¹、L²、......、Lⁿ，n为正整数；并将各子集合L¹、L²、......、Lⁿ中各路段两端的交叉口分别列出，得到对应的子集合M¹、M²、......、Mⁿ，n为正整数；各子集合M^j，1≤j≤n中的交叉口属于集合M；

第三步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，按预定方法检测与子集合L^j对应的子集合M^j中各交叉口的车流量比γ；检测完毕后，γ值≤φ的交叉口为干线与干线的交叉口，将这些交叉口依次标记为a₁,a₂,......,a_i，i为正整数；γ值>φ的交叉口为干线与支线的交叉口，将这些交叉口依次标记为b₁,b₂,......,b_k，k为正整数；φ为正整数；

第四步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，按预定规则根据与当前子集合L^j对应的当前子集合M^j中标记为a₁,a₂,......,a_i的交叉口个数N(a_i)确定当前子集合L^j的干线；

最终步、根据第四步确定的各子集合L^j干线，对目标区域实施干线控制。

本发明进一步完善的技术方案如下：

优选地，第一步中，所述预定条件为：相位车道数量≥α，路段安全速度≥β千米/小时，路段两端交叉口的间距≤600米，路段两端交叉口的周期差ΔC≤δC_min，δ∈(0,0.3)，路段车流量小于或等于路段饱和流量的80%；其中，α、β均为正整数，C_min为路段两端交叉口周期的较小值。

更优选地，α=3、β=40。

优选地，第二步中，所述预定范围为ΔV≤5千米/小时。

优选地，第三步中，所述预定方法为：针对某一交叉口时，在该交叉口的各个方向路口处分别设置车流检测器，将横向所有路口的车流量相加得∑₁，将纵向所有路口的车流量相加得∑₂，则

更优选地，第三步中，φ为2。

优选地，第四步中，所述预定规则为：若N(a_i)＝0，则干线由一条子干线组成、并呈“一”字形，该子干线由当前子集合L^j中的所有路段相连而成；

若N(a_i)＝1，则按干线确定条件来确定干线，所述干线确定条件为：以当前子集合M^j中与该交叉口a_i相邻的交叉口个数f(a_i)为依据，

若f(a_i)=4，则干线由两条中部相交的子干线组成、并呈“十”字形；

若f(a_i)=3，则干线由一条子干线一端与另一条子干线中部相接组成、并呈“T”字形；

若f(a_i)=2，则干线由一条子干线一端与另一条子干线一端相接组成、并呈“L”字形，或者，干线由一条子干线组成、并呈“一”字形；

若f(a_i)=1，则干线由一条子干线组成、并呈“一”字形；

其中，各子干线呈“一”字形，且构成各子干线的路段属于当前子集合L^j；

若N(a_i)≥2，则依次针对各交叉口a_i，分别按前述的干线确定条件确定与各交叉口a_i对应的干线，然后将各干线合并即可。

优选地，还包括：第五步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，再依次针对各子干线，根据该子干线的上行、下行交通流量，以交通流量较大的流向为该子干线的绿波方向。

更优选地，所述最终步为：根据第四步确定的各子集合L^j干线、以及第五步确定的各子集合L^j干线的子干线绿波方向，对目标区域实施干线控制。

与现有技术相比，本发明可根据实际交通情况的变化自动组织干线，从而使现有干线控制系统具备随机应变能力，有利于提高交通管理效率。

附图说明

图1为本发明实施例中例1的目标区域。

图2为图1实施例中交叉口m₁的车流检测器设置图。

图3为图1实施例中干线确定绿波方向的示意图。

图4为图1实施例中“L”字形干线示意图。

图5为图1实施例中“十”字形干线示意图。

图6为图1实施例中“T”字形干线示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例

本实施例协调控制干线的自动组织方法，应用于由若干交叉口组成的目标区域；自动组织方法包括以下步骤：

第一步、对于目标区域中相邻交叉口之间的所有路段进行检测，将满足预定条件的路段列入集合L，并将集合L中各路段两端的交叉口列入集合M。

预定条件为：相位车道数量≥α，路段安全速度≥β千米/小时，路段两端交叉口的间距≤600米，路段两端交叉口的周期差ΔC≤δC_min，δ∈(0,0.3)，路段车流量小于或等于路段饱和流量的80%；其中，α、β均为正整数，默认值为α=3、β=40，C_min为路段两端交叉口周期的较小值。

例如，例1：图1所示的目标区域内，符合预定条件的路段有l₁₂、l₁₄、l₁₇、l₁₆、l₄₅、l₃₄，则集合L＝{l₁₂,l₁₄,l₁₇,l₁₆,l₄₅,l₃₄}，集合M＝{m₁,m₂,m₃,m₄,m₅,m₆,m₇}。

第二步、按路段安全速度差异ΔV≤5千米/小时，将集合L中连贯的路段分组，得到子集合L¹、L²、......、Lⁿ，n为正整数；并将各子集合L¹、L²、......、Lⁿ中各路段两端的交叉口分别列出，得到对应的子集合M¹、M²、......、Mⁿ，n为正整数；各子集合M^j，1≤j≤n中的交叉口属于集合M。

例如，继续上述例1：按第二步条件分组的结果为：L¹＝{l₁₂,l₁₄,l₁₆,l₁₇}，L²＝{l₄₅,l₃₄}；M¹＝{m₁,m₂,m₄,m₆,m₇}，M²＝{m₃,m₄,m₅}。

第三步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，检测与子集合L^j对应的子集合M^j中各交叉口的车流量比γ：针对某一交叉口时，在该交叉口的各个方向路口处分别设置车流检测器，将横向所有路口的车流量相加得∑₁，将纵向所有路口的车流量相加得∑₂，则

检测完毕后，γ值≤φ的交叉口为干线与干线的交叉口，将这些交叉口依次标记为a₁,a₂,......,a_i，i为正整数；γ值>φ的交叉口为干线与支线的交叉口，将这些交叉口依次标记为b₁,b₂,......,b_k，k为正整数；φ为正整数，默认值为2。

例如，继续上述例1：

针对子集合L¹＝{l₁₂,l₁₄,l₁₆,l₁₇}，检测M¹＝{m₁,m₂,m₄,m₆,m₇}中各交叉口的车流量比γ。以m₁为例：如图2所示，其横向所有路口的车流量之和∑₁=A+B，其纵向所有路口的车流量之和∑₂=C+D，检测完毕后发现交叉口m₁,m₄为干线与干线的交叉口，分别标记为a₁,a₂；交叉口m₆,m₇为干线与支线的交叉口，分别标记为b₁,b₂。

针对子集合L²＝{l₄₅,l₃₄}，检测M²＝{m₃,m₄,m₅}中各交叉口的车流量比γ，检测完毕后发现m₄为干线与干线的交叉口，标记为a₃；交叉口m₃,m₅为干线与支线的交叉口，标记为b₃。

第四步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，根据与当前子集合L^j对应的当前子集合M^j中标记为a₁,a₂,......,a_i的交叉口个数N(a_i)确定当前子集合L^j的干线：

若N(a_i)＝0，则干线由一条子干线组成、并呈“一”字形，该子干线由当前子集合L^j中的所有路段相连而成；

若N(a_i)＝1，则按干线确定条件来确定干线，所述干线确定条件为：以当前子集合M^j中与该交叉口a_i相邻的交叉口个数f(a_i)为依据，

若f(a_i)=4，则干线由两条中部相交的子干线组成、并呈“十”字形（如图5所示）；

若f(a_i)=3，则干线由一条子干线一端与另一条子干线中部相接组成、并呈“T”字形（如图6所示）；

若f(a_i)=2，则干线由一条子干线一端与另一条子干线一端相接组成、并呈“L”字形（如图4所示），或者，干线由一条子干线组成、并呈“一”字形；

若f(a_i)=1，则干线由一条子干线组成、并呈“一”字形；

其中，各子干线呈“一”字形，且构成各子干线的路段属于当前子集合L^j；

若N(a_i)≥2，则依次针对各交叉口a_i，分别按前述的干线确定条件确定与各交叉口a_i对应的干线，然后将各干线合并即可。

例如，继续上述例1：

针对子集合L¹＝{l₁₂,l₁₄,l₁₆,l₁₇}，M¹＝{m₁,m₂,m₄,m₆,m₇}中标记为a_i的交叉口为m₁,m₄，即N(a_i)＝2，则先针对交叉口m₁，因f(a_i)=4，则与m₁对应的干线呈“十”字形，由以下子干线组成：（l₁₂,l₁₆）和（l₁₄,l₁₇）；再针对交叉口m₄，因f(a_i)=1，则与m₄对应的干线呈“一”字形，由以下子干线组成：l₁₄。然后，将两干线合并即得：子集合L¹的干线呈“十”字形，由以下子干线组成：（l₁₂,l₁₆）和（l₁₄,l₁₇）。

针对子集合L²＝{l₄₅,l₃₄}，M²＝{m₃,m₄,m₅}中标记为a_i的交叉口为m₄，即N(a_i)＝1，因f(a_i)=2，则子集合L²的干线呈“一”字形，由一条子干线组成：（l₄₅,l₃₄）。

第五步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，再依次针对各子干线，根据该子干线的上行、下行交通流量，以交通流量较大的流向为该子干线的绿波方向。

例如：如图3所示的横向干线含有交叉口A、B、C，确定绿波方向时，分别计算上行交通流量q(AB)+q(BC)，下行交通流量q(BA)+q(CB)，则根据max(q(AB)+q(BC),q(BA)+q(CB))来确定绿波方向为上行流向或下行流向。

之后，即可利用现有技术手段（如干线交叉口交通控制技术手段等），根据第四步确定的各子集合L^j干线、第五步确定的各子集合L^j干线的子干线绿波方向，对目标区域实施干线控制，以提高交通管理效率。

具体实验案例：

在宿迁城区确定以下目标区域：项王路-平安大道，平安大道-西湖路，人民大道-项王路，人民大道-西湖路，发展大道-项王路，富康路-项王路。

实验过程：

一方面，按本实施例方法在高峰时段和平峰时段分别自动组织干线，并记录区域内的车辆行程时间，交叉口总延误，停车次数，排队长度。

另一方面，按现有人工划定的绿波路线，在相同环境下分别于高峰时段和平峰时段运行，并记录下区域内的车辆行程时间，交叉口总延误，停车次数，排队长度。

实验结果：

（1）干线路线：

本实施例方法：高峰时段：平安大道-项王路，人民大道-项王路，发展大道-项王路，富康路-项王路。平峰时段：平安大道-项王路，人民大道-项王路，人民大道-西湖路，发展大道-项王路，富康路-项王路。

人工划定绿波路线：平安大道-项王路，人民大道-项王路，发展大道-项王路，富康路-项王路。

（2）与人工划定绿波路线相比，采用本实施例方法后，各项指标的改善值如下表所示：

由此结果可知，本实施例方法可改善交通指标，尤其在平峰时段可显著改善交通指标。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种协调控制干线的自动组织方法，应用于由若干交叉口组成的目标区域；其特征是，所述自动组织方法包括以下步骤：

第一步、对于目标区域中相邻交叉口之间的所有路段进行检测，将满足预定条件的路段列入集合L，并将集合L中各路段两端的交叉口列入集合M；

第二步、按路段安全速度差异ΔV在预定范围内，将集合L中连贯的路段分组，得到子集合L¹、L²、......、Lⁿ，n为正整数；并将各子集合L¹、L²、......、Lⁿ中各路段两端的交叉口分别列出，得到对应的子集合M¹、M²、......、Mⁿ，n为正整数；各子集合M^j，1≤j≤n中的交叉口属于集合M；

第三步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，按预定方法检测与子集合L^j对应的子集合M^j中各交叉口的车流量比γ；检测完毕后，γ值≤φ的交叉口为干线与干线的交叉口，将这些交叉口依次标记为a₁,a₂,......,a_i，i为正整数；γ值>φ的交叉口为干线与支线的交叉口，将这些交叉口依次标记为b₁,b₂,......,b_k，k为正整数；φ为正整数；

第四步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，按预定规则根据与当前子集合L^j对应的当前子集合M^j中标记为a₁,a₂,......,a_i的交叉口个数N(a_i)确定当前子集合L^j的干线；

最终步、根据第四步确定的各子集合L^j的干线，对目标区域实施干线控制；

第四步中，所述预定规则为：若N(a_i)＝0，则干线由一条子干线组成、并呈“一”字形，该子干线由当前子集合L^j中的所有路段相连而成；

若N(a_i)＝1，则按干线确定条件来确定干线，所述干线确定条件为：以当前子集合M^j中与该交叉口a_i相邻的交叉口个数f(a_i)为依据，

若f(a_i)＝4，则干线由两条中部相交的子干线组成、并呈“十”字形；

若f(a_i)＝3，则干线由一条子干线一端与另一条子干线中部相接组成、并呈“T”字形；

若f(a_i)＝2，则干线由一条子干线一端与另一条子干线一端相接组成、并呈“L”字形，或者，干线由一条子干线组成、并呈“一”字形；

若f(a_i)＝1，则干线由一条子干线组成、并呈“一”字形；

其中，各子干线呈“一”字形，且构成各子干线的路段属于当前子集合L^j；

若N(a_i)≥2，则依次针对各交叉口a_i，分别按前述的干线确定条件确定与各交叉口a_i对应的干线，然后将各干线合并即可。

2.根据权利要求1所述协调控制干线的自动组织方法，其特征是，第一步中，所述预定条件为：相位车道数量≥α，路段安全速度≥β千米/小时，路段两端交叉口的间距≤600米，路段两端交叉口的周期差ΔC≤δC_min，δ∈(0,0.3)，路段车流量小于或等于路段饱和流量的80％；其中，α、β均为正整数，C_min为路段两端交叉口周期的较小值。

3.根据权利要求2所述协调控制干线的自动组织方法，其特征是，α＝3、β＝40。

4.根据权利要求2所述协调控制干线的自动组织方法，其特征是，第二步中，所述预定范围为ΔV≤5千米/小时。

5.根据权利要求4所述协调控制干线的自动组织方法，其特征是，第三步中，所述预定方法为：针对某一交叉口时，在该交叉口的各个方向路口处分别设置车流检测器，将横向所有路口的车流量相加得∑₁，将纵向所有路口的车流量相加得∑₂，则 $\mathrm{\γ}=\frac{\max ({\mathrm{\Σ}}_1,{\mathrm{\Σ}}_2)}{\min ({\mathrm{\Σ}}_1,{\mathrm{\Σ}}_2)}.$

6.根据权利要求5所述协调控制干线的自动组织方法，其特征是，第三步中，φ为2。

7.根据权利要求5所述协调控制干线的自动组织方法，其特征是，还包括：第五步、依次针对子集合L^j，1≤j≤n，再依次针对各子干线，根据该子干线的上行、下行交通流量，以交通流量较大的流向为该子干线的绿波方向。

8.根据权利要求7所述协调控制干线的自动组织方法，其特征是，所述最终步为：根据第四步确定的各子集合L^j的干线、以及第五步确定的各子集合L^j的干线的子干线绿波方向，对目标区域实施干线控制。