1.一种基于路段速度区间的城市干线双向绿波控制优化方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
1)获取控制时段干线各交叉口各流向的交通需求、信号设计相序、损失时间、各流向的饱和流率、饱和度阈值、来计算各个交叉口的信号周期,确定干线双向协调的公共周期;
2)基于协调相位和非协调相位的通行需求,确定各交叉口的协调相位绿时;
3)基于双向协调相位流率比和路段速度区间,以关键交叉口为基准建立干线协调控制相邻交叉口之间绿波带宽最大化优化模型以确定其与相邻交叉口之间的相对相位差;
4)以关键交叉口为基准,确定其与相邻交叉口之间的相对相位差;
5)重叠度检验,满足重叠度条件则以当前交叉口为基准确定其与相邻交叉口之间的相对相位差,依次以满足条件的交叉口为基准检验其相邻交叉口是否满足重叠度要求;若不满足重叠度检验,则调整相位差使其满足重叠度;得到干线双向绿波控制信号优化配时方案;
步骤3)包括以下步骤:
计算获得双向协调相位的流率比;
依据路段车速的历史数据确定路段的平均速度,基于路段速度序列的特征分布,路段速度区间的计算公式如下:
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其中:
vmin为速度区间最低车速,单位为:千米/小时;
vmax为速度区间最高车速,单位为:千米/小时;
为速度区间的平均车速,单位为:千米/小时;
σ为速度序列标准差,
依据先验值设定显著性水平α=0.05;
以关键交叉口开始推导上游交叉口及下游交叉口协调相位绿时及相位差:
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式中:
gi-1为交叉口i-1协调相位的绿灯时间,单位为:秒;
gi为交叉口i协调相位的绿灯时间,单位为:秒;
φ(i-1,i)表示交叉口i和交叉口i-1之间的相位差,单位为:秒;
d(i-1,i)表示交叉口i与交叉口i-1之间的距离,单位为:千米;
v(i-1,i)max、v(i-1,i)min分别表示叉口i和交叉口i-1之间路段速度区间的上限和下限;干线上关键交叉口编号为i;
xi1、xi2分别为交叉口i正向绿波的开始点和结束点;
x(i+1)1、x(i+1)2分别为交叉口i+1正向绿波的开始点和结束点;
分别为交叉口i反向绿波的开始点和结束点;
分别为交叉口i+1反向绿波的开始点和结束点;
b(i,i+1)、分别为交叉口i与i+1的正向、反向绿波带宽;
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其中:
d(i,i+1)为交叉口i与i+1之间的距离,单位为:千米;
v(i,i+1)max为交叉口i与i+1之间速度区间最高车速,单位为:千米/小时;
v(i,i+1)min为交叉口i与i+1之间速度区间最低车速,单位为:千米/小时;
基于相邻交叉口之间双向绿波带宽与车辆到达特性的相关性,采用流率比作为双向绿波带宽的权重建立带宽最大化优化目标函数,带宽最大化优化目标函数如下:
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其中:
c(i,i+1)为交叉口i与i+1的方向比例系数,
vi/si为交叉口i正向协调相位车道组的流率比;
为交叉口i+1的反向协调相位车道组的流率比;
C为公共周期,单位为:秒;
φ(i,i+1)为交叉口i与交叉口i+1的相对相位差,单位为:秒;
ki为交叉口i正向绿波中xi1,xi2所在周期的编号;
ki+1为交叉口i+1正向绿波中x(i+1)1,x(i+1)2所在周期的编号;
为交叉口i反向绿波中所在周期的编号;
为交叉口i+1反向绿波中所在周期的编号;
步骤4)和步骤5)中:
基于干线协调控制相邻交叉口之间带宽最大化优化模型可获得各组相邻交叉口之间的相位差;从第二组交叉口开始增加重叠度检验的约束条件,所述第二组交叉口取i>1时计算,以最大限度满足车辆的连续通行性,重叠度以先验值选为0.5;
进行重叠度检验时,出现以下判定情况:
条件(1)当x'i1≥xi1且x'i2≤xi2或x'i1≤xi1且x'i2≥xi2时,满足重叠度要求;
条件(2)当x'i2≤xi1或xi2≥x'i1时,不满足重叠度要求;
条件(3)当x'i1<xi1且x'i2<xi2时,需判断:
条件(4)当x'i1>xi1且x'i2>xi2时,需判断:
以上几种条件的表达式中,α、分别表示正向绿波的重叠度阈值和反向绿波的重叠度阈值;
x'i1,x'i2为交叉口i-1与交叉口i绿波最大化过程中,交叉口i正向绿波的开始点和结束点;约束反向绿波重叠度阈值
得到的干线各交叉口的优化配时方案为:公共周期取最大值,非协调阶段有效绿时取最小值,协调阶段的有效绿时为gi=C-ginmin-Li;其中Li为损失时间,ginmin非协调阶段最小有效绿时;φ为相对相位差。