CN107730885B - 一种城市干道潜在排队溢出时间段确定方法 - Google Patents

一种城市干道潜在排队溢出时间段确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城市干道潜在排队溢出时间段确定方法，该方法是首先构造城市干道的拓扑结构图，将多路段的城市干道转换成车道组的上下游拓扑关系图。之后，对于某任一交叉口，将某交叉口的所有下游信号参数上移至该交叉口，并依据每个下游信号参数和该交叉口的距离，对每一个信号参数在时间轴上进行偏移。之后得到该交叉口的综合信号参数，综合信号参数的红灯区间是所有偏移红灯覆盖的区域，综合参数的绿灯区间是没有任何偏移红灯的区域。综合信号参数的红灯区间就是潜在排队溢出发生的时间段。

Description

一种城市干道潜在排队溢出时间段确定方法
技术领域
本发明涉及一种用于城市交通管理的多路段干道上溯时间区间确定方法，具体涉及一种城市干道潜在排队溢出时间段确定方法，该方法是利用一种特殊构造的拓扑结构图和信号参数来确定可能发生排队溢出的时间段。
背景技术
排队溢出是高峰时段城市交通运行的常见现象。排队溢出会堵塞交叉口，造成绿灯时间的浪费。从而，对排队溢出进行检测和控制是确保交通正常运行的重要前提，目前的排队溢出检测依赖铺设的检测器，而没有充分利用交通运行规律信息。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种城市干道潜在排队溢出时间段确定方法，该方法充分利用交通运行规律，可以对城市干道排队溢出的时间段进行预先的推断。这种推断不需要任何动态交通流信息，只需要输入每个路段的拓扑结构、路段长度、信号配时信息，以及部分附加的固定参数。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，首先获得交叉口间距、路段的车道设置、交叉口的信号配时参数，根据车道上下游拓扑关系图构造每个路段入口的时间轴，将该路口下游的所有红灯信号配时均上移至该路口时间轴并在时间上偏移，获得路段入口的综合信号参数，综合信号参数的红灯区间是溢出潜在发生的时间段，综合参数的绿灯区间不会发生排队溢出；对干道每个路口重复上述过程，最终得到整个干道的潜在上溯时间段。
具体包括如下步骤：
1)构造车道组的拓扑关系图，该拓扑关系图给出了车道组的上下游关系；
2)对于任一交叉口，构造时间轴；
3)在拓扑关系图中获得该交叉口所有下游信号参数；
4)将所有下游信号红灯上移至该交叉口，并进行时间上的偏移，偏移程度和该信号参数与交叉口的间距有关；
5)利用偏移信号参数重叠，获得综合信号参数，综合信号参数的红灯区间是所有偏移红灯覆盖的区域，绿灯区间是不存在任何偏移红灯的区域；
6)综合信号参数的红灯区间就是潜在排队溢出发生的时间段。
上述技术方案中，所述的步骤1)具体为：依据车道设置情况，将功能相同的车道合并成一个车道组；构造车道组的上下游关系拓扑图，在该拓扑图中标示了每一个车道组的上游车道组和下游车道组。
所述的步骤2)具体为：对于任一交叉口，构造该交叉口时间轴，并对拓扑关系图中位于该交叉口下游的所有交叉口均分别构造时间轴，且上述构造的所有时间轴需要对准。
所述的步骤3)中获得交叉口所有下游信号参数是指：对交叉口m，获得其下游每个交叉口中属于待确定路段交叉口m下游的红灯控制信号配时。
所述的步骤4)具体为：对交叉口m，将其下游所有交叉口中属于交叉口m下游的红灯信号配时均上移至交叉口m的时间轴，且时间向后偏移量为
Figure BDA0001414912660000031
其中lmi为交叉口m与其下游交叉口i间路段长度，w为停车波的波速。
本发明的有益效果是：
1可以预先对排队溢出进行推断，从而可以用于下一步的信号控制和参数估计；
2发明需要的技术参数很少，且无需动态交通流信息，实施方便。
附图说明
图1是城市干道示意图以及转换后的拓扑图；
图2是某个特定交叉口的综合信号参数确定方法图；
图3是一般交叉口的综合信号参数确定方法图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。
本发明的方法主要步骤如下：
1)依据车道设置情况，将车道合并成车道组；
2)构造上下游拓扑图，该拓扑图中，标示了每一个车道(组)的上游车道(组)和下游车道(组)；
3)对每一个路段入口，构造时间轴，上溯区间将在时间轴上标示；
4)从最下游的车道(组)开始，如果有信号参数，则将信号参数上移至路段入口，并且时间上有一定的偏移；
5)获得路段
如：图1(a)是城市干道的示意图，干道由一系列路段组成，不失一般性，只考虑如图中的4个路段、5个交叉口，且只考虑图中的从左至右方向。反方向的排队溢出时间段确定方法类似。路段R12表示交叉口1到交叉口2之间的路段，方向为从交叉口1到交叉口2。该路段的长度表示为l12。路段R12中的入口有两车道，该两车道的功能相同，因此可以将该两车道合并成一个车道组。
图1(b)是多路段城市干道转换之后的拓扑结构图，该拓扑结构中标示了车道(组)的上下游关系，由于排队溢出是排队向上游传播，因此，上游的车道(组)受下游车道(组)的影响，而下游车道(组)不受上游车道(组)的影响。进一步，由于排队溢出的传递性，某个车道(组)受下游所有车道(组)的影响。比如，路段R12入口处的车道组受下游所有车道的影响。
图2为交叉口4(或者说路段R34出口处)的综合信号参数的构造方法图。综合信号参数的红灯就是排队溢出潜在发生的时间段，而绿灯期间不会发生排队溢出。图中需要构造两条时间轴：交叉口5的时间轴和交叉口4的时间轴，并且时间轴需要对准。之后将交叉口5处的信号相位上移至交叉口4，并且时间上偏移
Figure BDA0001414912660000051
其中，l45是路段R45的长度，w为停车波的波速，可以设定为固定值20km/h。上移的信号包括图1(b)中交叉口4的所有下游车道(组)。在图1(b)交叉口4的下游车道(组)含有信号控制的为路段R45的直行和左转。因此，在图2中，将R45的直行红灯和左转红灯上移且右移
Figure BDA0001414912660000052
上移之后，只要红灯覆盖的区域就是排队溢出潜在发生的区域。因此，图2中，可以得到交叉口4的综合信号参数，综合信号参数的红灯区间是偏移之后的红灯重叠，绿灯区间是没有任何红灯覆盖的区域。
依据这种方法，可以得到上游任意交叉口的潜在溢出发生的时间段。原理如图3所示。假定需要得到交叉口m的排队潜在溢出时间段，则依据图1(b)中的上下游关系，找到交叉口m的所有下游交叉口的所有信号参数，假设如图中所示下游交叉口有n和k，交叉口m和n的间距为lmn，类似有lmk。将交叉口n所包含的的所有m的下游信号参数(交叉口n中某些信号参数有可能不属于m的下游)上移至交叉口m并在时间上偏移
Figure BDA0001414912660000053
同理将交叉口k的信号红灯上移至m并偏移
Figure BDA0001414912660000054
则m的综合信号参数的红灯区域是所有被偏移的红灯覆盖的区域，也是潜在的排队溢出发生的时间段，综合参数的绿灯(除了红灯区域之外的所有区域)不会发生排队溢出。
至此，整个城市干道的所有交叉口的潜在排队溢出时间段就确定了下来。

Claims (5)

1.一种城市干道潜在排队溢出时间段确定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1）构造车道组的拓扑关系图，该拓扑关系图给出了车道组的上下游关系；
2）对于任一交叉口，构造交叉口红灯信号配时的时间轴；
3）在拓扑关系图中获得该交叉口所有下游信号参数；
4）将所有下游信号红灯上移至该交叉口，并进行时间上的偏移，偏移程度和该信号参数与交叉口的间距有关；
5）利用偏移信号参数重叠，获得综合信号参数，综合信号参数的红灯区间是所有偏移红灯覆盖的区域，绿灯区间是不存在任何偏移红灯的区域；
6）综合信号参数的红灯区间就是潜在排队溢出发生的时间段。
2.根据权利要求1所述的城市干道潜在排队溢出时间段确定方法，其特征在于，所述的步骤1）具体为：依据车道设置情况，将功能相同的车道合并成一个车道组；构造车道组的上下游关系拓扑图，在该拓扑图中标示了每一个车道组的上游车道组和下游车道组。
3.根据权利要求1所述的城市干道潜在排队溢出时间段确定方法，其特征在于，所述的步骤2）具体为：对于任一交叉口，构造该交叉口时间轴，并对拓扑关系图中位于该交叉口下游的所有交叉口均分别构造时间轴，且上述构造的所有时间轴需要对准。
4.根据权利要求1所述的城市干道潜在排队溢出时间段确定方法，其特征在于，所述的步骤3）中获得交叉口所有下游信号参数是指：对交叉口m，获得其下游每个交叉口中属于待确定路段交叉口m下游的红灯控制信号配时。
5. 根据权利要求1所述的城市干道潜在排队溢出时间段确定方法，其特征在于，所述的步骤4）具体为：对交叉口m，将其下游所有交叉口中属于交叉口m下游的红灯信号配时均上移至交叉口m的时间轴，且时间向后偏移量为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为交叉口m与其下游交叉口i间路段长度，w为停车波的波速。
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预防交叉口排队溢出的交通信号控制方法研究;李萌萌;《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)》;20160331;全文 *

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