CN111932911A - 一种车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法 - Google Patents

一种车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法 Download PDF

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CN111932911A CN202010620800.9A CN202010620800A CN111932911A CN 111932911 A CN111932911 A CN 111932911A CN 202010620800 A CN202010620800 A CN 202010620800A CN 111932911 A CN111932911 A CN 111932911A
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毛丽娜
周桂良
戴玉科
李文权
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Abstract

本发明公开了一种车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，该方法通过实时采集智能车路协同环境下的道路交通数据，然后通过对数据进行处理分析，判断实时可变车道是否开启，开启的时间以及开启的阈值条件后，对智能车路协同环境下实时可变车道交叉口进行信号配时参数设计以及信号相位相序设计；最后通过相位差模型对智能车路协同环境下实时可变车道交叉口群进行协同控制，设计绿波方案。本发明针对智能车路协同环境下的实时可变车道交叉口群，提出了交叉口之间的协同控制方法，解决了交叉口实时可变车道的优化问题。

Description

一种车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法
技术领域
本发明涉及交通领域中的可变车道控制方法，尤其涉及一种车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法。
背景技术
针对城市交通拥堵现象，郑桂传等人提出基于道钉灯的动态可变车道控制方法，该专利的申请号为201710994174.8，利用道钉灯的多颜色信息化特性实时控制可变车道。但它只限于对直行车道的研究，对直行车道上可变车道产生的冲突问题能够有所预防，而关于交叉口之间交通拥堵问题没有很好解决。
另外，当前对于可变车道的研究大多基于定时可变车道，没有能够充分发挥可变车道的优势，对于实时可变车道的研究不足。因此，目前亟需一种协同交叉口群实时可变车道的方法来克服上述不足之处。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，通过对上下游交叉口的车流运行进行协同控制，解决可变车道下交叉口之间的拥堵问题。
技术方案：本发明车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，该方法包括以下步骤：
(1)通过对各交叉口信号配时参数的设计，确定公共周期，关键路径上所有交叉口采用同一个周期；
(2)对于实时可变车道何时开启变向开关阈值进行确定，对交叉口的信号相序进行设计；
(3)对于交叉口之间的相位差进行计算协调，设计绿波控制。
步骤(1)中，通过智能车路协同环境采集各种交通数据，将得到的数据发送到数据处理中心。
其中，步骤(1)中的基于车路协同环境包括通过交叉口检测器、路测单元设备采集交通数据，所述交通数据包括交通量、车辆速度、车型参数。
信号配时参数设计从低饱和度和高饱和度两种情况对实时可变车道变向开关阙值考虑。
步骤(2)中，通过计算设置实时可变车道前后的通行能力，然后将通行能力作差求出实时可变车道变向流量阈值条件、可变车道开启的车道数以及开启时间。
步骤(3)中，分析上下游交叉口信号灯启亮的三种情况，即同步、相反与交互，来对相位差进行优化。
由上述三种上下游交叉口信号控制方式推求导出相位差优化范围
Figure BDA0002565096610000021
其中，Li-1,i是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间的距离；Li-1是第i-1个交叉口的宽度；
Figure BDA0002565096610000022
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间最大排队长度；
Figure BDA0002565096610000023
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间二次排队长度；vi-1,i是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间车辆运行速度；
Figure BDA0002565096610000024
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间启动波波速；
Figure BDA0002565096610000025
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间消散波波速；
Figure BDA0002565096610000026
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间的相位差。
其中，步骤(2)的信号配时参数设计从低饱和度和高饱和度两种情况对实时可变车道变向开关阙值考虑，低饱和度时即饱和度低于0.9时运用webster延误模型。
Figure BDA0002565096610000027
其中c为信号周期；L为信号周期损失时间；Y为关键相位流量比之和；n为左转车道车道数；m为直行车道车道数；YL为左转相位的相位比之和；YS为直行相位的相位比之和；xl为直行车道变为左转车道的车道数；xs为左转车道变为直行车道的车道数；
高饱和度时即饱和度高于0.9时
Figure BDA0002565096610000028
其中步骤(2)中，通过计算设置实时可变车道前后的通行能力，然后将通行能力作差求出实时可变车道变向流量阈值条件、可变车道开启的车道数以及开启时间。
工作原理：本发明通过实时采集智能车路协同环境下的道路交通数据，然后通过对数据进行处理分析，判断实时可变车道是否开启，开启的时间以及开启的阈值条件后，对智能车路协同环境下实时可变车道交叉口进行信号配时参数设计以及信号相位相序设计；最后通过相位差模型对智能车路协同环境下实时可变车道交叉口群进行协同控制，设计绿波方案。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明针对车路协同环境下的实时可变车道交叉口群，提出了交叉口之间的协同控制方法，解决了交叉口实时可变车道的优化问题。
(2)本发明基于智能车路协同环境，确定了实时可变车道的变向阈值条件，设计了实时可变车道交叉口信号配时参数以及信号相位相序。
(3)本发明基于交叉口信号控制，确定了实时可变车道下的绿波控制方案，解决了交叉口之间交通拥堵的问题。
附图说明
图1为本发明车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法的流程图；
图2为本发明上下游交叉口信号控制同步时的图；
图3为本发明上下游交叉口信号控制相反时的示意图；
图4为本发明上下游交叉口信号控制交互时的示意图；
图5为永乐东路绿波控制图。
具体实施方式
如图1所示，本发明车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，该方法通过对上下游交叉口信号控制进行分析，计算相位差优化模型进行交叉口群的优化控制，该方法的主要步骤如下:
步骤1：通过智能车路协同环境采集各种交通数据，将得到的数据发送到数据处理中心；
步骤2：通过对各交叉口信号配时参数的设计，确定公共周期，关键路径上所有交叉口采用同一个周期；
步骤3：对于实时可变车道何时开启变向开关阈值进行确定，对交叉口的信号相序进行设计；
步骤4：对于交叉口之间的相位差进行计算协调，设计绿波控制。
其中步骤4所述的绿波控制方案中，主要是分析上下游交叉口信号灯启亮的三种情况，即同步、相反与交互，来对相位差进行优化，具体为：
图2为上下游交叉口信号控制同步时的图，其中，
Figure BDA0002565096610000031
为检测器距下游交叉口的距离；
Figure BDA0002565096610000032
为最大排队长度；
Figure BDA0002565096610000033
为停车波传递检测器的时刻；
Figure BDA0002565096610000034
为启动波传递至检测器的时刻；
Figure BDA0002565096610000035
为车流排队消散时队尾车辆行驶至检测器的时刻；
Figure BDA0002565096610000036
为自检测器至车流排队队尾的距离；
Figure BDA0002565096610000037
为形成最大排队长度对应的时刻；
Figure BDA0002565096610000038
为车辆到达停车线时由于停车而产生的停车波波速；
Figure BDA0002565096610000039
为排队车辆开始从停车线启动时产生的启动波波速；
Figure BDA00025650966100000310
为车辆在排队消散时的速度；
Figure BDA00025650966100000311
为下一周期启动波波速；TR i-1,i,n为第n个周期红灯启亮的时刻；TG i -1,i,n为第n个周期绿灯启亮的时刻；
Figure BDA0002565096610000041
为第n+1个周期红灯启亮的时刻。
当上下游交叉口信号灯启亮时刻同步时，上下游交叉口信号灯同时为红灯时，下游交叉口车流自停车线开始形成排队，并形成停车波向上游交叉口方向传递，而上游交叉口也变为红灯，导致车流被截断，车辆无法通过交叉口，因此，停车波到达队尾时，排队长度最大并保持一段时间。设车流排队队尾的车辆行驶至下游交叉口停车线的时刻为
Figure BDA0002565096610000042
则队尾车辆到达停车线时可能会出现两种情形，第一种是
Figure BDA0002565096610000043
即车辆在下一个周期红灯启亮前能够通过停车线，则排队车辆全部通过交叉口；第二种情形是
Figure BDA0002565096610000044
如果排队车辆没有全部通过交叉口，将会形成二次排队或滞留排队，其排队长度为
Figure BDA0002565096610000045
为了防止排队车流的车流溢出现象，下游交叉口信号灯需要保留一段绿灯时间以供排队车辆进行消散，因此，将存在两种极端情况，第一种是自上游交叉口驶来的车流在上游交叉口信号灯变为绿灯后驶向至下游交叉口排队队列的队尾时正好不发生排队，这种情况即上游车流驶向至排队队列的队尾时下游交叉口车流停车波和启动波相遇至同一点，这时相位差需要满足：上游交叉口车流在通过下游交叉口时正好不发生排队，第二种情况是上游交叉口的车流在到达下游交叉口的停车线时，下游交叉口排队车流队列的队尾车辆正好通过停车线，这时相位差需要满足：上游交叉口车流正好越过下游交叉口停车路线。由两个条件可以计算出相位差优化区间。
图3为上下游交叉口信号控制相反时的示意图，当上下游交叉口信号灯启亮时间相反时，下游交叉口信号灯在变为红灯的同时上游交叉口信号灯则变为绿灯，因此上游交叉口车辆驶向至下游交叉口车辆排队队列队尾时，由于车流密度以及速度发生变化，导致形成新的停车波向后传递。同理相位差需要满足两个条件：上游交叉口车流在通过下游交叉口时正好不发生排队与上游交叉口车流正好越过下游交叉口停车路线。
图4为上下游交叉口信号控制交互时的示意图，当上下游交叉口信号灯启亮时间交互时，下游交叉口信号改变时上游交叉口信号改变或是不变。同理相位差需要满足两个条件：上游交叉口车流在通过下游交叉口时正好不发生排队与上游交叉口车流正好越过下游交叉口停车路线。
由上述三种上下游交叉口信号控制方式推导出相位差优化范围
Figure BDA0002565096610000046
其中：
Li-1,i是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间的距离；Li-1是第i-1个交叉口的宽度；
Figure BDA0002565096610000051
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间最大排队长度；
Figure BDA0002565096610000052
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间二次排队长度；vi-1,i是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间车辆运行速度；
Figure BDA0002565096610000053
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间启动波波速；
Figure BDA0002565096610000054
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间消散波波速；
Figure BDA0002565096610000055
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间的相位差。
选取无锡市永乐东路上的一系列交叉口，选取其高峰小时具有代表性的数据进行分析：
表1高峰小时交通量及自由流车速
Figure BDA0002565096610000056
步骤1采集数据进行分析；步骤2根据采集的数据进行信号配时参数设计；步骤3对于实时可变车道开启的变向阈值条件进行确定；步骤4计算交叉口之间的相位差，实现绿波控制。
表2车流量及信号配时
Figure BDA0002565096610000057
表3设计信号配时参数及相位相序
Figure BDA0002565096610000058
Figure BDA0002565096610000061
表4优化前后的停车次数
Figure BDA0002565096610000062
表5优化前后的通行能力
Figure BDA0002565096610000063
由计算结果可知，在对永乐东路上的交叉口进行信号配时参数设计优化之后，交叉口的停车次数有减少，平均减少9.5％。从通行能力来说，一方面，永乐东路干线上的三个交叉口在实行绿波控制、优化信号配时参数以及相位相序后，交叉口进口道的通行能力有了提高。从另一方面来说，交叉口部分相位的通行能力提高不明显，如通扬路与永乐东路交叉口直行和左转相位的通行能力提高不明显，塘南路与永乐东路交叉口直行和左转相位通行能力提高不明显。另外，由图5可知，绿波带宽为36s，绿波波速为37.9km/h，而永乐东路自由流车速为36km/h，由此得出实行该绿波控制时优化车速指标5.3％。

Claims (7)

1.一种车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)通过对各交叉口信号配时参数的设计，确定公共周期，关键路径上所有交叉口采用同一个周期；
(2)对于实时可变车道何时开启变向开关阈值进行确定，对交叉口的信号相序进行设计；
(3)对于交叉口之间的相位差进行计算协调，设计绿波控制。
2.根据权利要求1所述的车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，其特征在于：步骤(1)中，通过智能车路协同环境采集各种交通数据，将得到的数据发送到数据处理中心。
3.根据权利要求1所述的车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，其特征在于：所述基于车路协同环境包括通过交叉口检测器、路测单元设备采集交通数据，所述交通数据包括交通量、车辆速度、车型参数。
4.根据权利要求1所述的车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，其特征在于：所述信号配时参数设计从低饱和度和高饱和度两种情况对实时可变车道变向开关阙值考虑。
5.根据权利要求1所述的车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，其特征在于：步骤(2)中，通过计算设置实时可变车道前后的通行能力，然后将通行能力作差求出实时可变车道变向流量阈值条件、可变车道开启的车道数以及开启时间。
6.根据权利要求1所述的车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，其特征在于：步骤(3)中，分析上下游交叉口信号灯启亮的三种情况，即同步、相反与交互，来对相位差进行优化。
7.根据权利要求6所述的车路协同环境下交叉口群实时可变车道的控制方法，其特征在于：由上述三种上下游交叉口信号控制方式推求导出相位差优化范围
Figure FDA0002565096600000011
其中，Li-1,i是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间的距离；Li-1是第i-1个交叉口的宽度；
Figure FDA0002565096600000012
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间最大排队长度；
Figure FDA0002565096600000013
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间二次排队长度；vi-1,i是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间车辆运行速度；
Figure FDA0002565096600000014
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间启动波波速；
Figure FDA0002565096600000015
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间消散波波速；
Figure FDA0002565096600000016
是第i-1个交叉口到第i个交叉口之间的相位差。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102750823A (zh) * 2012-07-06 2012-10-24 同济大学 信号控制交叉口动态货车专用进口道设置与运行管理方法
CN105719494A (zh) * 2015-12-23 2016-06-29 青岛理工大学 一种潮汐车道与变向车道协同优化的交通绿波协调控制技术

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102750823A (zh) * 2012-07-06 2012-10-24 同济大学 信号控制交叉口动态货车专用进口道设置与运行管理方法
CN105719494A (zh) * 2015-12-23 2016-06-29 青岛理工大学 一种潮汐车道与变向车道协同优化的交通绿波协调控制技术

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹俊业: "《基于潮汐流特性的变向车道协同优化控制方法》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

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