專利名稱：過飽和下的干道雙向動態協調控制方法
技術領域：
本發明涉及區域交通協調控制，特別涉及過飽和下的干道雙向動態協調控制方法。
背景技術：
目前我國機動車保有量急劇增長，個體交通量的增長率顯著高于公共交通量，導致城市道路交通總量顯著增加。承擔交通總量主要份額的干道，因道路空間容量、道路通行能力的限制，其高峰時段的交通流特性呈現“高密度”、“高流量”特征。而干道交叉口的紅燈信號，作為交通流的外部介入因素，導致交通流間斷特征，形成車輛的交叉口延誤，因此干道交叉口的通行能力低于干道路段的通行能力，成為干道通行能力瓶頸。干道的交通流量過剩與干道交叉口的通行能力不足，形成尖銳的供需矛盾，導致干道交叉口群處于過飽和狀態，且過剩交通量即“排隊車隊”周期性的存在。排隊車隊不僅顯著增加干道行程延誤 (包括路段延誤和交叉口延誤)，甚至引發干道通行能力(包括路段通行能力和交叉口通行能力)的損失，在干道通行能力業已不足(即過飽和交通)的情況下，進一步加劇了過飽和交通的惡化。國內外學者對干道協調控制做了大量的理論與實踐研究，但其研究的熱點與重點都是未飽和下的協調控制方法，而未飽和下的協調控制方法不適于過飽和下的情況。對于過飽和下的研究雖有一部分的研究，但都沒有提出過飽和情況下的干道動態協調控制方法。因此，過飽和下的干道雙向動態協調控制方法具有重大的研究意義與實際應用價值。
發明內容
本發明克服現有技術中存在的缺點與不足，提出一種過飽和下的干道雙向動態協調控制方法，使得干道交通過飽和條件下也能實現雙向動態協調控制。本發明采用如下技術方案一種過飽和下的干道雙向動態協調控制方法，包括干道主方向協調過程和以干道主方向協調為主的次方向協調過程；所述干道主方向協調過程包括步驟一確定主方向的理想相位差并作為干道相鄰交叉口間的實際相位差，所述主方向的理想相位差需滿足如下條件也!+1(m) = Th M (m) - aM (m) = Th M (m) -式中設有兩個相鄰的交叉口 i和交叉口 i+Ι，從交叉口 i到交叉口 i+Ι為協調方向，Φμ+1(πι)表示在過飽和狀態下的第m個周期交叉口 i的協調相位與交叉口 i+Ι的協調相位綠燈時間起點的偏移量，xiji+1(m)表示交叉口 i綠燈啟亮時刻排隊車流的第一輛車行駛到交叉口 i+Ι排隊車流最后一輛車的時間，a i+1 (m)表示交叉口 i+Ι綠燈啟亮后車流起動波傳遞到排隊車流最后一輛車所用的時間，Ivdl表示車輛的平均長度，λ表示起動波的速度，qi+1 (m)表示第m個周期交叉口 i+Ι綠燈啟亮時刻干道協調主方向進口道的排隊車輛數； 步驟二確定干道協調主方向的綠燈時間，干道協調主方向的綠燈時間gi (m)滿足如下條件gi (m) ( gi+1 (m) + Φ i, i+1 (m) + β i+1 (m)在相鄰的兩個周期里，非協調相位綠燈時間、協調相位綠燈時間和干道主方向的理想相位差之間滿足如下條件gcri+1 (m) = gci^ (m) + Φ 匕 i+1 (m+1) +gi (Hi)-(J)i, i+1 (m) -gi+1 (m)式中β i+1 (m)為交叉口 i+1的停車波傳遞到上游交叉口 i所用的時間，gcri (m)為第m個周期時交叉口 i的非協調相位的綠燈時間，C為周期時長；當下游交叉口的車輛排隊擁塞到上游交叉口，致使上游交叉口協調方向雖為綠燈時間，但車輛卻無法通行，造成一部分的綠燈損失，這段綠燈損失時間等效于紅燈時間，“等效紅燈”時間不僅影響到干道方向的通行，同時也影響到相交道路的通行，易導致整個交叉口的通行癱瘓。為了避免這種情況的出現，所述步驟二中干道協調主方向的綠燈時間還需滿足gmin < gi (m) ( gmax，其中gmin為干道協調方向的最小的綠燈時間，gmax為干道協調方向的最大的綠燈時間；步驟二中的干道協調主方向交叉口的排隊車輛數滿足免( ) ^ J1-。
veh步驟三確定一個周期內協調干道主方向駛離交叉口 i的車流量即放行量DiOn)，所述Di (m)滿足如下條件
權利要求
1.一種過飽和下的干道雙向動態協調控制方法，其特征在于包括如下步驟步驟一確定主方向的理想相位差并作為干道相鄰交叉口間的實際相位差，所述主方向的理想相位差需滿足如下條件<k !+10) = h M (tn) - aM (m) = Tu M (m) -式中設有兩個相鄰的交叉口 i和交叉口 i+Ι，從交叉口 i到交叉口 i+Ι為協調方向， Φ , +1 (m)表示在過飽和狀態下的第m個周期交叉口 i的協調相位與交叉口 i+Ι的協調相位綠燈時間起點的偏移量，xiji+1(m)表示交叉口 i綠燈啟亮時刻排隊車流的第一輛車行駛到交叉口 i+Ι排隊車流最后一輛車的時間，a i+1 (m)表示交叉口 i+Ι綠燈啟亮后車流起動波傳遞到排隊車流最后一輛車所用的時間，Ivdl表示車輛的平均長度，λ表示起動波的速度， qi+1(m)表示第m個周期交叉口 i+Ι綠燈啟亮時刻干道協調主方向進口道的排隊車輛數； 步驟二確定干道協調主方向的綠燈時間，干道協調主方向的綠燈時間gi(m)滿足如下條件 gi (m) ( gi+1 (m) + Φ i, i+1 (m) + β i+1 (m)在相鄰的兩個周期里，非協調相位綠燈時間、協調相位綠燈時間和干道主方向的理想相位差之間滿足如下條件gcri+1 (m) = gcri (m) + Φ i, i+1 (m+1) +gi (m) - Φ i, i+1 (m) -gi+1 (m)式中i3i+1(m)為交叉口 i+1的停車波傳遞到上游交叉口 i所用的時間， gcrj (m)為第m個周期時交叉口 i的非協調相位的綠燈時間；步驟三確定一個周期內干道協調主方向駛離交叉口 i的車流量即放行量DiOn),所述 DiOn)滿足如下條件D10) = ^ (m) + min | A1 (m), ( 乂所)(m) -IS1-M)S1 J通過如下關系式得到該交叉口下一周期的排隊長度Qi (m+1) = qi (m) +Ai (m) -Di (m)式中交叉口 i的飽和車流量為Si,到達的車流量SAi(Hi)；步驟四根據如上所述步驟得到干道主方向的協調控制算法α=ΣΣ奶(―巧+ΣΣ+似、_ max、m=l i=\m=l i=\ -^maxm=l i=\\^li \^J ^li y式中第一部分為非協調相位的放行量，第二部分為協調相位的放行量，L表不路段長度，用;^表示不同路段的權重比例，第三部分表示不同的排隊策略，Hi(Hl)表示不同策略max下的排隊權重因子；步驟五以干道主方向協調為主的干道次方向的協調控制算法M n jsMn Q、α = ΣΣ7^Α -Σ )·χ α τη)_α^，其中，m=l i=l ^maxm=l i=lKJli K爪)Hi J;所述將干道次方向的交通狀況分為三種情況(1)綠燈損失，(2)交叉口擁塞，(3)新交通流補償，所述干道次方向的交叉口的交通情況為上述三種情況的任意組合，則不同組合的交叉口的放行量A5O)如下綠燈損失-無擁塞-無新交通流D; (m) = q; (m)，綠燈損失-擁塞-無新交通流D; (m) = q; (m)，無綠燈損失-擁塞-新交通流
2.根據權利要求I所述過飽和下的干道雙向動態協調控制方法，其特征在于所述策略包括四種情況(1)所有交叉口的各個方向擁有相同的優先權，則排隊管理權重因子Hi(Hi)=0；(2)交叉口i的某方向的排隊車流通過交叉口 i+Ι，則排隊管理權重因子Jli(Hi) = LiJ(3)交叉口i的某方向排隊車流通過下游所有交叉口，則排隊管理權重因子Jli(Hi)= (Li+1+Li+2+L+Ln) /Lmin, I < i < n-1 ；(4)排隊車流從交叉口I到交叉口 η不停車等待，則Iii(In) = (L1+L2+L+Ln)/Lmin0
3.根據權利要求I所述的過飽和下的干道雙向動態協調控制方法，其特征在于所述步驟二中干道協調主方向的綠燈時間還需滿足gmin< gi(m) ( gmax，其中gmin為干道協調方向的最小的綠燈時間，gmax為干道協調方向的最大的綠燈時間；步驟二中的干道協調主方向交叉口的排隊車輛數滿足免(m)牛。
4.根據權利要求I所述的過飽和下的干道雙向動態協調控制方法，其特征在于所述步驟五中干道協調次方向中的兩個相鄰的兩個交叉口放行量需滿足
全文摘要
本發明公開了過飽和下的干道雙向動態協調控制方法，該方法根據排隊車流與到達車流的行駛特性確定理想相位差，為滿足交通需求和避免交叉口阻滯確定綠燈時間，由不同的控制策略確定排隊車輛權重影響因子，以放行量最大為目標實現干道第一個方向的協調控制；基于單方向的協調控制，干道另一方向的交叉口存在著綠燈損失、交叉口擁塞和新交通流補償三種狀況，對于不同的狀態組合計算協調該方向交叉口的相位差、綠燈時間和放行量等；結合兩個方向的協調控制算法，實現過飽和下的干道雙向動態協調控制。本發明適用于大城市的交通過飽和干道，其能夠有效減少干道上交叉口的排隊長度和延誤時間，能夠提高干道整體的通行能力，避免交通阻塞的蔓延。
文檔編號G08G1/081GK102592465SQ20121001479
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者徐建閩, 楊龍剛, 鄭淑鑒 申請人:華南理工大學