專利名稱：面向活躍相位的干道協(xié)調(diào)信號(hào)控制方案的過渡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能交通控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種干道協(xié)調(diào)信號(hào)控制方案的過渡方法。
背景技術(shù)：
城市干道協(xié)調(diào)信號(hào)控制是通過實(shí)現(xiàn)城市干道沿線相鄰交叉口的交通信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)效果，使得來自上游交叉口主要通行方向的一部分車輛能夠以一定的行進(jìn)速度連續(xù)通過下游的若干交叉口。相位差、信號(hào)周期時(shí)間和綠燈時(shí)間是干道協(xié)調(diào)信號(hào)控制方案的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。為了適應(yīng)道路使用者通行需求的宏觀時(shí)變特性，交通工程師習(xí)慣將全天的控制過 程劃分為多個(gè)控制時(shí)段。每個(gè)控制時(shí)段內(nèi)，根據(jù)道路使用者的集計(jì)通行需求確定控制方案的技術(shù)參數(shù)取值，因此，不同控制時(shí)段的控制方案在一些技術(shù)參數(shù)取值上的差異是天然的。一旦控制時(shí)段發(fā)生變化，控制方案必須隨之進(jìn)行切換。對(duì)于實(shí)施協(xié)調(diào)信號(hào)控制的交叉口，本地信號(hào)控制機(jī)收到方案切換指令時(shí)，立即對(duì)當(dāng)前方案和新方案的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析，若當(dāng)前方案和新方案僅在信號(hào)周期時(shí)間和(或)綠燈時(shí)間的取值上存在差異，本地信號(hào)控制機(jī)可以在方案切換指令下發(fā)時(shí)刻所在信號(hào)周期的結(jié)束時(shí)刻啟用新方案；若當(dāng)前方案和新方案的相位差取值不同，無論信號(hào)周期時(shí)間和綠燈時(shí)間的取值是否存在差異，本地信號(hào)控制機(jī)必須在一段時(shí)間內(nèi)，采用一定的方法，通過調(diào)節(jié)信號(hào)周期時(shí)間、部分或所有相位的綠燈時(shí)間，吸納當(dāng)前方案和新方案在相位差以及其他技術(shù)參數(shù)取值上的差異，確保新方案的正常啟用。這一過程稱為協(xié)調(diào)信號(hào)控制方案過渡過程，這種方法稱為協(xié)調(diào)信號(hào)控制方案過渡方法。過渡過程中采用的控制方案稱為過渡方案，過渡過程中經(jīng)歷的信號(hào)周期稱為過渡信號(hào)周期，過渡過程中各個(gè)相位的綠燈時(shí)間稱為過渡綠燈時(shí)間。傳統(tǒng)過渡方法(如Dwell、Max Dwell、Add、Subtract、Shortway 等)的主要技術(shù)特點(diǎn)包括I.工作流程大致分為3個(gè)階段，即過渡信號(hào)周期數(shù)求解、過渡信號(hào)周期時(shí)間及過渡過程持續(xù)時(shí)間求解、過渡綠燈時(shí)間求解；2.將方案切換指令下發(fā)時(shí)刻所在信號(hào)周期的結(jié)束時(shí)刻作為過渡過程的起始時(shí)刻，將過渡信號(hào)周期時(shí)間作為吸納當(dāng)前方案和新方案的技術(shù)參數(shù)取值差異的主導(dǎo)力量；3.將過渡過程持續(xù)時(shí)間的求解描述為一種確定性決策問題，以新方案的信號(hào)周期時(shí)間為過渡信號(hào)周期時(shí)間的基準(zhǔn)值，通過在一定范圍內(nèi)增加或減少過渡信號(hào)周期時(shí)間的方式，利用I個(gè)或多個(gè)過渡信號(hào)周期，均勻地吸納當(dāng)前方案和新方案在相位差取值上的差異，進(jìn)而確定新方案的正式啟用時(shí)刻、過渡過程持續(xù)時(shí)間和過渡信號(hào)周期數(shù)；4.將過渡綠燈時(shí)間的求解描述為一種確定性決策問題，按照新方案中各個(gè)相位的綠燈時(shí)間取值比例，為過渡方案中的各個(gè)相位分配過渡綠燈時(shí)間。若某一相位的過渡綠燈時(shí)間小于其允許采用的最小綠燈時(shí)間，可以采取兩種辦法加以解決，一是增加過渡過程持續(xù)時(shí)間，重新計(jì)算過渡信號(hào)周期時(shí)間和過渡綠燈時(shí)間；二是將該相位的過渡綠燈時(shí)間取為其允許采用的最小綠燈時(shí)間，按照新方案中其他相位的綠燈時(shí)間取值比例，為其他相位分配過渡綠燈時(shí)間。傳統(tǒng)過渡方法的主要技術(shù)缺陷體現(xiàn)在以下3個(gè)方面I.本地信號(hào)控制機(jī)收到方案切換指令時(shí)，無法立即啟動(dòng)過渡過程，可能導(dǎo)致過渡過程持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；2.求解過渡過程持續(xù)時(shí)間的過程中，過渡信號(hào)周期時(shí)間的變化幅度不受各個(gè)相位的過渡綠燈時(shí)間允許變化幅度的有效制約，一旦過渡信號(hào)周期時(shí)間的計(jì)算結(jié)果過小，可能導(dǎo)致部分相位的過渡綠燈時(shí)間計(jì)算結(jié)果小于其允許采用的最小綠燈時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致過渡綠燈時(shí)間求解方法失效;3.求解過渡綠燈時(shí)間的過程中，一旦個(gè)別相位的綠燈時(shí)間小于其允許采用的最小綠燈時(shí)間，必須按照一定的準(zhǔn)則重新計(jì)算過渡綠燈時(shí)間。若采用第I種解決辦法，將導(dǎo)致過 渡過程持續(xù)時(shí)間的顯著增加，若采用第2種解決辦法，過渡綠燈時(shí)間的最終計(jì)算結(jié)果可能與新方案中各個(gè)相位的綠燈時(shí)間取值比例存在較大差異。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)過渡方法的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種新的過渡方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下I.命名相位相位名稱是相位的惟一性標(biāo)識(shí)。相位名稱由單個(gè)英文大寫字母和正整數(shù)構(gòu)成，字母表示相位類型，數(shù)字表示序號(hào)。按照“北、東、南、西”的順時(shí)針順序，為交叉口各個(gè)進(jìn)口方向的相位命名。2.給主導(dǎo)相位鏈和主導(dǎo)相位的編號(hào)綠燈間隔時(shí)間是指控制方案中，對(duì)于互為沖突且存在通行權(quán)傳承關(guān)系的兩個(gè)相位，當(dāng)前綠燈相位的綠燈結(jié)束時(shí)刻至下一綠燈相位的綠燈啟亮?xí)r刻的時(shí)間間隔。主導(dǎo)相位鏈?zhǔn)侵父鶕?jù)相位顯示順序，由互為沖突且存在通行權(quán)傳承關(guān)系的相位，按照通行權(quán)的傳承順序串聯(lián)而成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，記為“相位名稱一…一相位名稱”。主導(dǎo)相位鏈上各個(gè)相位的綠燈時(shí)間加上綠燈間隔時(shí)間等于信號(hào)周期時(shí)間。主導(dǎo)相位鏈上的相位稱為主導(dǎo)相位。一個(gè)主導(dǎo)相位可以歸屬于多條主導(dǎo)相位鏈。交叉口的協(xié)調(diào)相位必然是主導(dǎo)相位。不包含在主導(dǎo)相位鏈中的相位稱為非主導(dǎo)相位。關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位是指以交叉口相位差為綠燈啟亮?xí)r刻的協(xié)調(diào)相位。交叉口相位差是指交通信號(hào)控制系統(tǒng)的某一協(xié)調(diào)通行方向上，各個(gè)交叉口的協(xié)調(diào)相位相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)的綠燈啟亮?xí)r刻。主導(dǎo)相位鏈和主導(dǎo)相位的序號(hào)均為正整數(shù)。將關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位所屬的主導(dǎo)相位鏈的序號(hào)設(shè)置為1，按照升序的方式，為其他主導(dǎo)相位鏈編號(hào)。第I主導(dǎo)相位鏈上，將關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位的位置序號(hào)設(shè)置為1，按照升序的方式，為后續(xù)獲得通行權(quán)的主導(dǎo)相位編號(hào)。其他主導(dǎo)相位鏈上，根據(jù)當(dāng)前方案的技術(shù)參數(shù)取值，將關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位綠燈啟亮?xí)r刻正在顯示綠燈或尚未顯示綠燈的主導(dǎo)相位的位置序號(hào)設(shè)置為1，按照升序的方式，為后續(xù)獲得通行權(quán)的主導(dǎo)相位編號(hào)。本發(fā)明中，利用主導(dǎo)相位所屬主導(dǎo)相位鏈的序號(hào)及其在主導(dǎo)相位鏈上的位置序號(hào)表示主導(dǎo)相位的相關(guān)信息。3.提取當(dāng)前方案和新方案的技術(shù)參數(shù)取值，計(jì)算新方案的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)是指以交通信號(hào)控制系統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)間表示的交叉口相位差的基準(zhǔn)點(diǎn)。本地信號(hào)控制機(jī)收到方案切換指令時(shí)，立即提取當(dāng)前方案和新方案的技術(shù)參數(shù)取值，包括主導(dǎo)相位鏈構(gòu)成、交叉口相位差、信號(hào)周期時(shí)間、各個(gè)相位在信號(hào)周期內(nèi)的綠燈啟亮和結(jié)束時(shí)刻等，計(jì)算新方案的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)。將方案切換指令下發(fā)時(shí)刻TP右側(cè)緊鄰的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)視為當(dāng)前方案的最后I個(gè)系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)SRtjldim，將SRtjldimS側(cè)緊鄰的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)視為新方案的第I個(gè)系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)SRnra^1，如圖I所示。利用公式I計(jì)算新方案的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)SRn ,s。SRnewjs = SRold, ffl+s X Cnew (I)其中，s表示新方案的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)編號(hào)，Cnrat表示新方案的信號(hào)周期時(shí)間。4.計(jì)算新方案的可能啟用時(shí)刻新方案的可能啟用時(shí)刻是指以當(dāng)前方案的最后I個(gè)系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)為基準(zhǔn)，根據(jù)新方案的交叉口相位差和信號(hào)周期時(shí)間確定的關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位的可能綠燈啟亮?xí)r刻。若新方案與當(dāng)前方案的交叉口相位差相同，則在方案切換指令下發(fā)時(shí)刻所在信號(hào)周期的結(jié)束時(shí)刻啟用新方案。若新方案與當(dāng)前方案的交叉口相位差不同，則應(yīng)計(jì)算新方案的可能啟用時(shí)刻。以系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)SRt^m為基準(zhǔn)，根據(jù)新方案的交叉口相位差Onew和信號(hào)周期時(shí)間Cnrat，計(jì)算新方案的可能啟用時(shí)刻SNPs，如公式2所示。SNPs = SRoldjlll+(s-1) XCnew+0new (2)5.搜索活躍相位，計(jì)算活躍相位的過渡綠燈時(shí)間邊界值?；钴S相位是指過渡過程中，可以調(diào)整自身的綠燈時(shí)間以吸納當(dāng)前方案和新方案的技術(shù)參數(shù)取值差異的主導(dǎo)相位。第I過渡信號(hào)周期內(nèi)，將方案切換指令下發(fā)時(shí)刻正在顯示綠燈和尚未顯示綠燈的主導(dǎo)相位視為活躍相位；第2及后續(xù)的過渡信號(hào)周期內(nèi)，將所有的主導(dǎo)相位視為活躍相位。過渡過程中，無法調(diào)整自身綠燈時(shí)間的主導(dǎo)相位稱為非活躍相位。根據(jù)活躍相位的已運(yùn)行綠燈時(shí)間、最小綠燈時(shí)間、過渡綠燈時(shí)間基準(zhǔn)值及其調(diào)整系數(shù)，計(jì)算任意過渡信號(hào)周期內(nèi)活躍相位的過渡綠燈時(shí)間邊界值，如公式31所示。
剛詞⑶
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據(jù)當(dāng)繼i(,
權(quán)利要求
1. 一種面向活躍相位的干道協(xié)調(diào)信號(hào)控制方案的過渡方法，其特征是， (1)命名相位 相位名稱是相位的惟一性標(biāo)識(shí)；相位名稱由單個(gè)英文大寫字母和正整數(shù)構(gòu)成，字母表示相位類型，數(shù)字表示序號(hào)；按照“北、東、南、西”的順時(shí)針順序，為交叉口各個(gè)進(jìn)口方向的相位命名； (2)給主導(dǎo)相位鏈和主導(dǎo)相位的編號(hào) 綠燈間隔時(shí)間是指控制方案中，對(duì)于互為沖突且存在通行權(quán)傳承關(guān)系的兩個(gè)相位，當(dāng)前綠燈相位的綠燈結(jié)束時(shí)刻至下一綠燈相位的綠燈啟亮?xí)r刻的時(shí)間間隔； 主導(dǎo)相位鏈?zhǔn)侵父鶕?jù)相位顯示順序，由互為沖突且存在通行權(quán)傳承關(guān)系的相位，按照通行權(quán)的傳承順序串聯(lián)而成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，記為“相位名稱一…一相位名稱”;主導(dǎo)相位鏈上各個(gè)相位的綠燈時(shí)間加上綠燈間隔時(shí)間等于信號(hào)周期時(shí)間； 主導(dǎo)相位鏈上的相位稱為主導(dǎo)相位；一個(gè)主導(dǎo)相位可以歸屬于多條主導(dǎo)相位鏈；交叉口的協(xié)調(diào)相位必然是主導(dǎo)相位；不包含在主導(dǎo)相位鏈中的相位稱為非主導(dǎo)相位； 關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位是指以交叉口相位差為綠燈啟亮?xí)r刻的協(xié)調(diào)相位； 交叉口相位差是指交通信號(hào)控制系統(tǒng)的某一協(xié)調(diào)通行方向上，各個(gè)交叉口的協(xié)調(diào)相位相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)的綠燈啟亮?xí)r刻； 主導(dǎo)相位鏈和主導(dǎo)相位的序號(hào)均為正整數(shù)； 將關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位所屬的主導(dǎo)相位鏈的序號(hào)設(shè)置為1，按照升序的方式，為其他主導(dǎo)相位鏈編號(hào)； 第I主導(dǎo)相位鏈上，將關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位的位置序號(hào)設(shè)置為1，按照升序的方式，為后續(xù)獲得通行權(quán)的主導(dǎo)相位編號(hào)； 其他主導(dǎo)相位鏈上，根據(jù)當(dāng)前方案的技術(shù)參數(shù)取值，將關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位綠燈啟亮?xí)r刻正在顯示綠燈或尚未顯示綠燈的主導(dǎo)相位的位置序號(hào)設(shè)置為1，按照升序的方式，為后續(xù)獲得通行權(quán)的主導(dǎo)相位編號(hào)； 本發(fā)明中，利用主導(dǎo)相位所屬主導(dǎo)相位鏈的序號(hào)及其在主導(dǎo)相位鏈上的位置序號(hào)表示主導(dǎo)相位的相關(guān)信息； (3)提取當(dāng)前方案和新方案的技術(shù)參數(shù)取值，計(jì)算新方案的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn) 系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)是指以交通信號(hào)控制系統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)間表示的交叉口相位差的基準(zhǔn)占. 本地信號(hào)控制機(jī)收到方案切換指令時(shí)，立即提取當(dāng)前方案和新方案的技術(shù)參數(shù)取值，包括主導(dǎo)相位鏈構(gòu)成、交叉口相位差、信號(hào)周期時(shí)間、各個(gè)相位在信號(hào)周期內(nèi)的綠燈啟亮和結(jié)束時(shí)刻等，計(jì)算新方案的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)； 將方案切換指令下發(fā)時(shí)刻TP右側(cè)緊鄰的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)視為當(dāng)前方案的最后I個(gè)系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)SRtjldim，將SRt^mS側(cè)緊鄰的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)視為新方案的第I個(gè)系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)SRnra^1,如圖I所示；利用公式I計(jì)算新方案的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)SRmw,s ；SRnew, S=SR0Id, m+S X Cnew⑴ 其中，S表示新方案的系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)編號(hào)，Cmw表示新方案的信號(hào)周期時(shí)間； (4)計(jì)算新方案的可能啟用時(shí)刻 新方案的可能啟用時(shí)刻是指以當(dāng)前方案的最后I個(gè)系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)為基準(zhǔn)，根據(jù)新方案的交叉口相位差和信號(hào)周期時(shí)間確定的關(guān)鍵協(xié)調(diào)相位的可能綠燈啟亮?xí)r刻； 若新方案與當(dāng)前方案的交叉口相位差相同，則在方案切換指令下發(fā)時(shí)刻所在信號(hào)周期的結(jié)束時(shí)刻啟用新方案；若新方案與當(dāng)前方案的交叉口相位差不同，則應(yīng)計(jì)算新方案的可能啟用時(shí)刻； 以系統(tǒng)時(shí)間參考點(diǎn)SR。—為基準(zhǔn)，根據(jù)新方案的交叉口相位差Onrat和信號(hào)周期時(shí)間Cmw，計(jì)算新方案的可能啟用時(shí)刻SNPs，如公式2所示；SNPs = SRold, m+(s-1) X Cnew+0new (2) (5)搜索活躍相位，計(jì)算活躍相位的過渡綠燈時(shí)間邊界值； 活躍相位是指過渡過程中，可以調(diào)整自身的綠燈時(shí)間以吸納當(dāng)前方案和新方案的技術(shù)參數(shù)取值差異的主導(dǎo)相位；第I過渡信號(hào)周期內(nèi)，將方案切換指令下發(fā)時(shí)刻正在顯示綠燈和尚未顯示綠燈的主導(dǎo)相位視為活躍相位；第2及后續(xù)的過渡信號(hào)周期內(nèi)，將所有的主導(dǎo)相位視為活躍相位；過渡過程中，無法調(diào)整自身綠燈時(shí)間的主導(dǎo)相位稱為非活躍相位；根據(jù)活躍相位的已運(yùn)行綠燈時(shí)間、最小綠燈時(shí)間、過渡綠燈時(shí)間基準(zhǔn)值及其調(diào)整系數(shù)，計(jì)算任意過渡信號(hào)周期內(nèi)活躍相位的過渡綠燈時(shí)間邊界值，如公式31所示；
全文摘要
本發(fā)明屬于智能交通控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種干道協(xié)調(diào)信號(hào)控制方案的過渡方法，其特征在于建立了主導(dǎo)相位鏈、活躍相位等概念，將活躍相位的過渡綠燈時(shí)間作為吸納當(dāng)前方案和新方案的技術(shù)參數(shù)取值差異的主導(dǎo)力量；方案切換指令下發(fā)時(shí)刻，立即啟動(dòng)過渡過程；對(duì)活躍相位的過渡綠燈時(shí)間變化幅度加以嚴(yán)格限制，將活躍相位的過渡綠燈時(shí)間邊界值引入過渡過程持續(xù)時(shí)間、過渡信號(hào)周期時(shí)間和過渡綠燈時(shí)間的求解過程；對(duì)于經(jīng)歷多個(gè)過渡信號(hào)周期的過渡過程，已知過渡過程持續(xù)時(shí)間和過渡信號(hào)周期數(shù)，分別建立過渡信號(hào)周期時(shí)間和過渡綠燈時(shí)間的非線性整數(shù)規(guī)劃模型。本發(fā)明具有快速、平穩(wěn)的特點(diǎn)，可以在交通信號(hào)控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)G08G1/07GK102915645SQ20121037566
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者徐洪峰, 譚偉麗, 夏峰, 周紅媚, 廉蓮, 孔祥杰, 馬春飛, 耿現(xiàn)彩, 何龍, 鄒紅杰 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)