CN110189531B - 一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法 - Google Patents

一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法，属于城市交通信号协调控制技术领域，包括以下步骤：(1)获取城市道路干线交叉口动态协调控制过程中新、旧信号配时方案；(2)计算各交叉口新、旧配时方案的相位差偏差量，并依据偏差量的中值进行均衡性调整；(3)根据新、旧配时方案周期时长的变化量和相位差的偏差量，依据不同情况，在两个周期内完成配时方案的过渡；(4)输出两个过渡周期内各个交叉口的信号配时方案。本发明过渡方案制定过程简明清晰，计算结果实用有效，对城市道路干线交叉口动态协调控制信号配时方案快速平滑过渡具有重要的现实意义，为城市智能交通管理和控制提供了有力的技术支撑。

Description

一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法
技术领域
本发明涉及城市交通信号协调控制技术领域，特别是涉及一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法。
背景技术
在城市道路上，由于交通需求具有时变性特点，交通信号控制通常依据拥堵的时段变化以及工作日与非工作日交通出行的差异性，配置多种配时方案。不同的配时方案在运行过程中涉及当前配时方案执行结束切换到下一个配时方案的问题，也就是配时方案的过渡。尽管在实际的信号控制中配时方案的过渡过程很短暂，但是其所引起的交通扰动将会对后续控制方案的运行效率产生持续的影响。
实现由旧的协调控制方案向新的协调控制方案转变最简单的方法，就是直接切换信号控制方案，即当进行信号配时方案更替时，将信号周期时长、相位差、绿信比等参数直接下放到信号机，在前后的控制方案之间不插入任何过渡配时方案，从而达到信号配时方案的更新。但是，直接切换信号控制方案会使交通信号发生突变，对路网车流运行的连续性产生较大的干扰，严重影响行车安全。
城市道路交叉口协调控制过渡期间应完成旧控制方案向新控制方案的快速平滑过渡，保持干线交通流的平稳连续性，使得过渡方案在执行的过程中对整个系统产生的扰动最小，从而有效减小过渡期间车辆的停车延误，提升整个系统的交通效益。为此本发明提出了一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法，本发明的目的是避免直接切换信号控制方案对交通网络车流连续性运行带来的干扰，在两个周期内完成干线交叉口信号配时方案的过渡。本发明提供的方法，对城市道路干线交叉口动态协调控制信号配时方案快速平滑过渡具有较大意义，为城市智能交通管理和控制提供了有力的技术支撑，为达此目的，本发明提供一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法，包括以下步骤：
(A)获取城市道路干线交叉口动态协调控制过程中新、旧信号配时方案；
(B)计算各交叉口新、旧配时方案的相位差偏差量，并依据偏差量的中值进行均衡性调整；
(C)根据新、旧配时方案周期时长的变化量和相位差的偏差量，依据不同情况，在两个周期内完成配时方案的过渡；
(D)输出两个过渡周期内各个交叉口的信号配时方案。
本发明的进一步改进，所述步骤(A)中，城市道路干线交叉口信号配时方案包含周期时长C、绿灯时长G、黄灯时长Y、红灯时长R和相位差Δ。
本发明的进一步改进，所述步骤(B)包括如下步骤：
(B1)计算各交叉口新、旧配时方案的相位差偏差量ΔO；
(B2)计算各交叉口相位差偏差量最大值ΔOmax和最小值ΔOmin的平均值ΔOmid；
(B3)各交叉口相位差偏差量均减去ΔOmid。
本发明的进一步改进，所述步骤(C)中，对于每个交叉口，根据新、旧配时方案周期时长的变化量ΔC和相位差的偏差量ΔO的不同取值，可以划分为以下四种情况：
(C1)周期时长的变化量ΔC≥0，相位差的偏差量ΔO≥0，即周期时长增加，相位差推迟；
(C2)周期时长的变化量ΔC≥0，相位差的偏差量ΔO＜0，即周期时长增加，相位差提前；
(C3)周期时长的变化量ΔC＜0，相位差的偏差量ΔO≥0，即周期时长缩小，相位差推迟；
(C4)周期时长的变化量ΔC＜0，相位差的偏差量ΔO＜0，即周期时长缩小，相位差提前。
本发明的进一步改进，所述步骤(C1)中，过渡周期以旧配时方案为基础，变化之处在于干线方向绿灯时长需要延长，在第一个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×1/3，在第二个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×2/3。
本发明的进一步改进，所述步骤(C2)中，过渡周期以新配时方案为基础，变化之处在于干线方向红时长需要缩短，在第一个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×2/3，在第二个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×1/3。
本发明的进一步改进，所述步骤(C3)中，过渡周期以新配时方案为基础，变化之处在于干线方向绿灯时长需要延长，在第一个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×2/3，在第二个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×1/3。
本发明的进一步改进，所述步骤(C4)中，过渡周期以新配时方案为基础，变化之处在于干线方向红时长需要缩短，在第一个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×1/3，在第二个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×2/3。
本发明一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法与现有技术相比，具有以下技术效果：
(1)本发明在制定两周期过渡方案之前，对各交叉口相位差偏差量进行均衡性调整，在保证各交叉口相位差相对值保持不变、不影响干线交叉口协调控制的基础上，使各交叉口的相位差调整量相对均匀，过渡过程更加平滑，减少了对路网车流连续性运行的干扰。
(2)本发明针对新、旧配时方案的周期时长增加或缩小以及相位差提前或推迟，在不同的情况下给出了不同的两周期快速平滑过渡方案制定方法，计算高效、方法实用，能够很好地服务于城市道路干线交叉口动态协调控制。
附图说明
图1为本发明方法的总体流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法，本发明的目的是避免直接切换信号控制方案对交通网络车流连续性运行带来的干扰，在两个周期内完成干线交叉口信号配时方案的过渡。本发明提供的方法，对城市道路干线交叉口动态协调控制信号配时方案快速平滑过渡具有较大意义，为城市智能交通管理和控制提供了有力的技术支撑。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
作为一个实施例，已知城市某干线中有a、b、c、d共4个交叉口，采用动态协调控制方式，各个交叉口沿干线方向的新、旧配时方案如表1所示，利用本发明提供的方法确定干线交叉口协调控制的两周期过渡方案。
表1各个交叉口的新、旧配时方案
Figure BDA0002068779890000031
Figure BDA0002068779890000041
如图1所示，运用本发明提出的城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法，包括如下步骤：
(A)获取城市道路干线交叉口动态协调控制过程中新、旧信号配时方案；
干线上各个交叉口动态协调控制新、旧配时方案的周期时长C、绿灯时长G、黄灯时长Y、红灯时长R和相位差Δ如表1所示。
(B)计算各交叉口新、旧配时方案的相位差偏差量，并依据偏差量的中值进行均衡性调整；
(B1)计算各交叉口新、旧配时方案的相位差偏差量ΔO；
根据表1中的相位差数据，计算得ΔO＝[-5,-10,30,30]。
(B2)计算各交叉口相位差偏差量最大值ΔOmax和最小值ΔOmin的平均值ΔOmid；
相位差偏差量最大值ΔOmax＝30s，相位差偏差量最小值ΔOmin＝-10s，两者平均值ΔOmid＝10s。
(B3)各交叉口相位差偏差量均减去ΔOmid。
各交叉口相位差偏差量ΔO＝[-5,-10,30,30]中的每个数据均减去ΔOmid＝10s，均衡性调整后的各交叉口相位差偏差量ΔO'＝[-15,-20,20,20]，即交叉口a相位差提前15s，交叉口b相位差提前20s，交叉口c相位差推迟20s，交叉口d相位差推迟20s。
(C)根据新、旧配时方案周期时长的变化量和相位差的偏差量，依据不同情况，在两个周期内完成配时方案的过渡；
对于每个交叉口，根据新、旧配时方案周期时长的变化量ΔC和相位差的偏差量ΔO的不同取值，可以划分为以下四种情况：
(C1)周期时长的变化量ΔC≥0，相位差的偏差量ΔO≥0，即周期时长增加，相位差推迟；
(C2)周期时长的变化量ΔC≥0，相位差的偏差量ΔO＜0，即周期时长增加，相位差提前；
(C3)周期时长的变化量ΔC＜0，相位差的偏差量ΔO≥0，即周期时长缩小，相位差推迟；
(C4)周期时长的变化量ΔC＜0，相位差的偏差量ΔO＜0，即周期时长缩小，相位差提前。
其中，交叉口a和交叉口b适用于(C2)，即过渡周期以新配时方案为基础，变化之处在于干线方向红时长需要缩短，在第一个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×2/3，在第二个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×1/3。交叉口c和交叉口d适用于(C1)，即过渡周期以旧配时方案为基础，变化之处在于干线方向绿灯时长需要延长，在第一个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×1/3，在第二个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×2/3。
(D)输出两个过渡周期内各个交叉口的信号配时方案。
干线上各个交叉口协调控制的两周期过渡方案如表2所示。
表2各个交叉口两个过渡周期内的信号配时方案
Figure BDA0002068779890000051
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种城市道路干线交叉口协调控制过渡方案制定方法，包括以下步骤，其特征在于：
(A)获取城市道路干线交叉口动态协调控制过程中新、旧信号配时方案；
所述步骤(A)中，城市道路干线交叉口信号配时方案包含周期时长C、绿灯时长G、黄灯时长Y、红灯时长R和相位差Δ；
(B)计算各交叉口新、旧配时方案的相位差偏差量，并依据偏差量的中值进行均衡性调整；
所述步骤(B)包括如下步骤：
(B1)计算各交叉口新、旧配时方案的相位差偏差量ΔO；
(B2)计算各交叉口相位差偏差量最大值ΔOmax和最小值ΔOmin的平均值ΔOmid；
(B3)各交叉口相位差偏差量均减去ΔOmid；
(C)根据新、旧配时方案周期时长的变化量和相位差的偏差量，依据不同情况，在两个周期内完成配时方案的过渡；
所述步骤(C)中，对于每个交叉口，根据新、旧配时方案周期时长的变化量ΔC和相位差的偏差量ΔO的不同取值，划分为以下四种情况：
(C1)周期时长的变化量ΔC≥0，相位差的偏差量ΔO≥0，即周期时长增加，相位差推迟；
所述步骤(C1)中，过渡周期以旧配时方案为基础，变化之处在于干线方向绿灯时长需要延长，在第一个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×1/3，在第二个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×2/3；
(C2)周期时长的变化量ΔC≥0，相位差的偏差量ΔO<0，即周期时长增加，相位差提前；
所述步骤(C2)中，过渡周期以新配时方案为基础，变化之处在于干线方向红时长需要缩短，在第一个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×2/3，在第二个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×1/3；
(C3)周期时长的变化量ΔC<0，相位差的偏差量ΔO≥0，即周期时长缩小，相位差推迟；
所述步骤(C3)中，过渡周期以新配时方案为基础，变化之处在于干线方向绿灯时长需要延长，在第一个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×2/3，在第二个过渡周期内，干线方向绿灯时长延长|ΔO|×1/3；
(C4)周期时长的变化量ΔC<0，相位差的偏差量ΔO<0，即周期时长缩小，相位差提前；
所述步骤(C4)中，过渡周期以新配时方案为基础，变化之处在于干线方向红时长需要缩短，在第一个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×1/3，在第二个过渡周期内，干线方向红灯时长缩短|ΔO|×2/3；
(D)输出两个过渡周期内各个交叉口的信号配时方案。
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