CN106683440B - 非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法，属于交通控制技术领域，包括：获取非饱和状态下信号配时方案优化前后各评价指标的实测值，所述各评价指标包括车头时距和延误；根据所述配时方案优化前后各评价指标的实测值，计算单点交叉口各相位上的各评价指标优化前后的差值；根据所述单点交叉口各相位上的各评价指标优化前后的差值，评价信号配时方案中各相位的优化方向。本发明通过将单点交叉口进口道各相位上的车头时距以及延误作为非饱和状态下的信号配时方案的评价指标，能明确指出各个相位的优化方向，得到优化步长，以便可以根据各个相位的优化方向对信号配时方案进行优化，增大相位的利用率。

Description

非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域，特别涉及一种非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法。

背景技术

目前，城市交通日益拥堵的状况备受社会关注，给城市交通管理带来前所未有的压力，而在城市道路交叉口的管理中采用交叉口信号配时方案可以对交叉口的交通进行有效的调控，因而交通信号配时设计的作用日益显著。然而，当前的配时方案在在实际应用经常会出现一些问题，导致道路交叉口通行效率不高。因此需要对交通信号配进行评价，并根据评价结果对配时方案进行优化。

现有的交叉口信号配时方案的评价一般包括从整体评价和单一指标评价。整体评价整个配时方案的应用效果主要从以下几个方面进行评估：一是从通行状态方面评估，选用的基本指标包括交通流量、排队长度、占有率等，选用的特征指标包括最大流量比、绿灯启亮时刻最大排队长度、红灯启亮时刻最大排队长度等。二是，从控制效益方面进行评估，选用的相对指标包括最大流量比变化率、绿灯启亮时刻最大排队长度变化率、红灯启亮时刻最大排队长度变化率等，选用的绝对指标包括单位绿灯时间通过量、饱和度、平均停车次数以及平均信号控制延误。而采用单一指标进行配时方案的评价时一般采用延误这一指标。

上述现有单点交叉口信号配时方案的评价方法存在较为明显的缺陷：一是，采用上述整体评价方法对单点交叉口信号配时方案进行评价时，均存在评价指标过多、评价指标相互交叉以及重要指标不能突出等问题。二是，采用延误这一单一指标对单点交叉口信号配时方案进行评价时，不能体现信号配时方案各相位时长的合理性。

发明内容

本发明提供一种非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法，以解决现有的信号配时方案评价方法无法分析信号配时方案中各相位时长的合理性的问题。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法，该方法包括：

获取非饱和状态下信号配时方案优化前后各评价指标的实测值，所述各评价指标包括车头时距和延误；

根据所述配时方案优化前后各评价指标的实测值，计算单点交叉口各相位上的各评价指标优化前后的差值；

根据所述单点交叉口各相位上的各评价指标优化前后的差值，评价信号配时方案中各相位的优化方向。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过将单点交叉口进口道各相位上的车头时距以及延误作为非饱和状态下的信号配时方案的评价指标，并将这两个指标作为信号配时方案优化的计算指标，能明确指出各个相位的优化方向，得到优化步长，以便可以根据各个相位的优化方向对信号配时方案进行优化，增大相位的利用率。

附图说明

图1是一实施例中非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法的流程示意图；

图2是一实施例中步骤S2细分步骤的流程示意图；

图3是一实施例中评价信号配时方案中各相位的优化方向的流程示意图；

图4是一实施例中的另一非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法的流程示意图；

图5是一实施例中评价信号配时方案的整体效果的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5，对本发明做进一步详细叙述。

如图1所示，本实施例提供了一种非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法，该方法包括如下步骤S1至S3：

S1、获取非饱和状态下信号配时方案优化前后各评价指标的实测值，所述各评价指标包括车头时距和延误；

S2、根据所述配时方案优化前后各评价指标的实测值，计算单点交叉口各相位上的各评价指标优化前后的差值；

S3、根据所述单点交叉口各相位上的各评价指标优化前后的差值，评价信号配时方案中各相位的优化方向。

需要说明的是，车头时距(Time headway)指的是在同一车道上行驶的车辆队列中，两连续车辆车头端部通过某一断面的时间间隔，一般用ht表示，单位是s/Veh。延误是指在信号交叉口处，车辆在红灯期间受阻，等待绿灯放行的时间，也与交叉口信号配时方案的参数设计有着重要的关系。在信号控制交叉口时，其每一种控制状态，即对各种进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号灯相位。一个相位的时长与该相位期间内通过的车辆数之比即为该相位内的平均车头时距。车头时距在交通饱和状态下时会达到最小值，在过饱和状态下车头时距越大表示交通状况越差，即当前的交通情况未拥堵状态，在非饱和状态下，包括自由流和畅通两种状态，一个相位内检测到的车头时距越大，或者是该相位的最后5秒内车头时距明显增大，则表明该相位的绿灯时长利用率不高。

因此，本实施例中以车头时距作为主要评价指标，以延误作为次要评价指标，对非饱和状态下的单点交叉口处的信号配时方案进行评价时，可以对单点交叉口各进口道的各相位进行评价，并指出各相位的优化方向，以便于为信号配时方案提供正确的优化方向。

具体地，上述实施例中的步骤S2具体包括如下细分步骤S21至S22：

S21、根据所述信号配时方案优化前后各评价指标的实测值，计算单点交叉口各进口道不同流向上的各评价指标优化前后的差值；

S22、基于所述信号配时方案中车辆放行方案，将单点交叉口各进口道的流向与单点交叉口的各相位进行对应，得到各相位上的车头时距优化前后的差值以及延误优化前后的差值。

具体地，步骤S22中的各相位上的车头时距优化前后的差值的计算方式，具体为：

所述的延误优化前后的差值计算方式，具体为：

其中，Δ(h_t)_i为信号配时方案优化前后相位i的车头时距差值，Δ(h_t)_ij为信号配时方案优化前后相位i中流向j的车头时距差值，Δ(d_t)_i为信号配时方案优化前后相位i的延误差值，Δ(d_t)_ij为信号配时方案优化前后相位i中流向j的延误差值，n为相位i包含的流向总数。

需要说明的是，上述式中Δ(h_t)为信号优化前后车头时距的差值，Δ(h_t)＝h_{t_after}-h_{t_before}，h_{t_after}为信号优化后的车头时距，h_{t_before}为信号优化前的车头时距。Δ(d_t)为信号优化前后延误的差值，Δ(d_t)＝d_after-d_before，d_after为优化后的延误，d_before为优化后的延误。

具体地，如图3所示，上述实施例中的步骤S3中的评价信号配时方案中的各相位的优化方向具体包括如下步骤S31至S34：

S31、判断各相位中车头时距优化前后的差值大于零的相位的个数是否大于1；

S32、如果各相位中车头时距优化前后差值大于零的相位的个数大于1，则获取所述信号配时方案当前的优化次数；

S33、判断所述信号配时方案当前的优化次数是否大于预设次数u1；

S34、如果大于预设次数u1，根据所述各相位上的车头时距优化前后的差值以及各相位上的延误优化前后的差值，评价信号配时方案中各相位的优化方向。

具体地，步骤S3中的评价信号配时方案中的各相位的优化方向还具体包括如下步骤S35至S36：

S35、在判断各相位中车头时距优化前后的差值大于零的相位的个数等于1时，判断车头时距优化前后的差值大于零的相位上的整体延误Δ(d)_总的值是否大于零；

S36、如果所述车头时距优化前后的差值大于零的相位上的整体延误Δ(d)_总大于零，则获取所述信号配时方案当前的优化次数；

S37、判断信号配时方案优化次数是否大于预设次数u2；

S38、如果不大于预设次数u2，根据所述各相位上的车头时距优化前后的差值以及各相位上的延误优化前后的差值，评价信号配时方案中各相位的优化方向。

需要说明的是，该处的预设次数u1、预设次数u2为常数，本实施例中的u1、u2的取值均为3。但是本实施例不限定u1、u2的具体取值，u1与u2的取值可以相同也可以不同。

本实施例中设置优化次数的作用是：将信号优化限制在可控范围内，防止迭代次数过多，偏离最优值。

具体地，如图3所示，在步骤S35以及步骤S38之后均包括：

S39、根据各相位的优化方向，对所述信号配时方案进行优化后执行步骤S1。

本实施例中根据上述得到的单点交叉口各进口道的各相位的优化方向，对信号配时方案进行优化，比如，如果各相位的评价结果表明某相位的绿灯时长利用率不高，那么就可以减小该相位的绿灯时间以得到优化后的信号配时方案，提高各相位的利用率。

如图4所示，本实施例提供了另一种非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法，该方法在上述实施例公开的内容的基础上还包括步骤S4：

S4、根据所述单点交叉口各相位上的延误优化前后的差值，对优化后的信号配时方案的整体效果进行评价。

具体地，交叉口延误反映了车辆在交叉口的受阻情况，能够综合反映交叉口的服务水平。根据信号优化后的平均延误来确定交叉口的服务水平，即实现了对优化后的信号配时方案的整体效果进行评价，以便直观的判断信号配时方案的优化效果。

具体地，本实施例提供的非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法的整体流程示意图如图5所示。

具体地，步骤S4具体包括：

(1)在判断各相位中车头时距优化前后的差值大于零的相位的个数为零时，执行步骤(4)；

(2)在各相位中车头时距优化前后的差值大于零的相位的个数为零时，判断步骤S37中的信号配时方案的优化次数是否大于预设次数u2；

(3)如果步骤S37中的信号配时方案的优化次数大于预设次数u2，执行步骤(4)；

(4)对所述信号配时方案的整体效果进行评价。

具体地，对信号配时方案的整体效果进行评价，具体包括如下步骤：

根据单点交叉口各进口道在各流向上的平均延误，计算单点交叉口的平均延误；

在预设的效果评价标准中查找所述单点交叉口的平均延误所在的范围，确定所述信号配时方案的整体应用效果。

该处单点交叉口的平均延误的计算方式，具体为：

式中：为交叉口的平均延误，为交叉口第i进口道第j流向的车均延误，m为交叉口进口道的个数，n为交叉口每个进口道的流向数量。

Claims (7)

1.一种非饱和状态下单点交叉口信号配时方案评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取非饱和状态下信号配时方案优化前后各评价指标的实测值，所述各评价指标包括车头时距和延误；

S2、根据所述配时方案优化前后各评价指标的实测值，计算单点交叉口各相位上的各评价指标优化前后的差值；

S3、根据所述单点交叉口各相位上的各评价指标优化前后的差值，评价信号配时方案中各相位的优化方向，包括：

S31、判断各相位中车头时距优化前后的差值大于零的相位的个数是否大于1；

S32、如果各相位中车头时距优化前后差值大于零的相位的个数大于1，则获取所述信号配时方案当前的优化次数，若等于0，则对优化后的信号配时方案的整体效果进行评价，若等于1，则判断该相位延误优化前后的差值是否大于0，并在大于0时获取所述信号配时方案当前的优化次数，若不大于0，则评价过程结束，其中其中，Δ(d_t)_i为信号配时方案优化前后相位i的延误差值，Δ(d_t)_ij为信号配时方案优化前后相位i中流向j的延误差值，n为相位i包含的流向总数；

S33、判断所述信号配时方案当前的优化次数是否大于预设次数u1；

S34、如果不大于预设次数u1，根据所述各相位上的车头时距优化前后的差值以及各相位上的延误优化前后的差值，评价信号配时方案中各相位的优化方向；若大于预设次数u1，则评价过程结束。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤S2具体包括：

S21、根据所述信号配时方案优化前后各评价指标的实测值，计算单点交叉口各进口道不同流向上的各评价指标优化前后的差值；

S22、基于所述信号配时方案中车辆放行方案，将单点交叉口各进口道的流向与单点交叉口的各相位进行对应，得到各相位上的车头时距优化前后的差值以及延误优化前后的差值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤S22中的各相位上的车头时距优化前后的差值的计算方式，具体为：

所述的延误优化前后的差值计算方式，具体为：

其中，Δ(h_t)_i为信号配时方案优化前后相位i的车头时距差值，Δ(h_t)_ij为信号配时方案优化前后相位i中流向j的车头时距差值，Δ(d_t)_i为信号配时方案优化前后相位i的延误差值，Δ(d_t)_ij为信号配时方案优化前后相位i中流向j的延误差值，n为相位i包含的流向总数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的步骤S3中的评价信号配时方案中的各相位的优化方向具体包括：

S35、在判断各相位中车头时距优化前后的差值大于零的相位的个数等于1时，判断车头时距优化前后的差值大于零的相位上的延误差Δ(d_t)_i的值是否大于零；

S36、如果所述车头时距优化前后的差值大于零的相位上的延误差Δ(d_t)_i大于零，则获取所述信号配时方案当前的优化次数，若否则评价过程结束；

S37、判断信号配时方案优化次数是否大于预设次数u2；

S38、如果不大于预设次数u2，根据所述各相位上的车头时距优化前后的差值以及各相位上的延误优化前后的差值，评价信号配时方案中各相位的优化方向；若大于预设次数u2，则评价过程结束。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤S34以及步骤S38之后还包括：

S39、根据所述的各相位的优化方向，对所述信号配时方案进行优化后执行步骤S1。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，还包括：

S4、根据所述单点交叉口各相位上的延误优化前后的差值，对优化后的信号配时方案的整体效果进行评价。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对信号配时方案的整体效果进行评价，具体包括：

根据单点交叉口各进口道在各流向上的平均延误，计算单点交叉口的平均延误；

在预设的效果评价标准中查找所述单点交叉口的平均延误所在的范围，确定所述信号配时方案的整体应用效果。