本發(fā)明涉及交通控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非飽和狀態(tài)下單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案評價(jià)方法。

背景技術(shù)：

目前，城市交通日益擁堵的狀況備受社會關(guān)注，給城市交通管理帶來前所未有的壓力，而在城市道路交叉口的管理中采用交叉口信號配時(shí)方案可以對交叉口的交通進(jìn)行有效的調(diào)控，因而交通信號配時(shí)設(shè)計(jì)的作用日益顯著。然而，當(dāng)前的配時(shí)方案在在實(shí)際應(yīng)用經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，導(dǎo)致道路交叉口通行效率不高。因此需要對交通信號配進(jìn)行評價(jià)，并根據(jù)評價(jià)結(jié)果對配時(shí)方案進(jìn)行優(yōu)化。

現(xiàn)有的交叉口信號配時(shí)方案的評價(jià)一般包括從整體評價(jià)和單一指標(biāo)評價(jià)。整體評價(jià)整個(gè)配時(shí)方案的應(yīng)用效果主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評估：一是從通行狀態(tài)方面評估，選用的基本指標(biāo)包括交通流量、排隊(duì)長度、占有率等，選用的特征指標(biāo)包括最大流量比、綠燈啟亮?xí)r刻最大排隊(duì)長度、紅燈啟亮?xí)r刻最大排隊(duì)長度等。二是，從控制效益方面進(jìn)行評估，選用的相對指標(biāo)包括最大流量比變化率、綠燈啟亮?xí)r刻最大排隊(duì)長度變化率、紅燈啟亮?xí)r刻最大排隊(duì)長度變化率等，選用的絕對指標(biāo)包括單位綠燈時(shí)間通過量、飽和度、平均停車次數(shù)以及平均信號控制延誤。而采用單一指標(biāo)進(jìn)行配時(shí)方案的評價(jià)時(shí)一般采用延誤這一指標(biāo)。

上述現(xiàn)有單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案的評價(jià)方法存在較為明顯的缺陷：一是，采用上述整體評價(jià)方法對單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案進(jìn)行評價(jià)時(shí)，均存在評價(jià)指標(biāo)過多、評價(jià)指標(biāo)相互交叉以及重要指標(biāo)不能突出等問題。二是，采用延誤這一單一指標(biāo)對單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案進(jìn)行評價(jià)時(shí)，不能體現(xiàn)信號配時(shí)方案各相位時(shí)長的合理性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種非飽和狀態(tài)下單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案評價(jià)方法，以解決現(xiàn)有的信號配時(shí)方案評價(jià)方法無法分析信號配時(shí)方案中各相位時(shí)長的合理性的問題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種非飽和狀態(tài)下單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案評價(jià)方法，該方法包括：

獲取非飽和狀態(tài)下信號配時(shí)方案優(yōu)化前后各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)測值，所述各評價(jià)指標(biāo)包括車頭時(shí)距和延誤；

根據(jù)所述配時(shí)方案優(yōu)化前后各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)測值，計(jì)算單點(diǎn)交叉口各相位上的各評價(jià)指標(biāo)優(yōu)化前后的差值；

根據(jù)所述單點(diǎn)交叉口各相位上的各評價(jià)指標(biāo)優(yōu)化前后的差值，評價(jià)信號配時(shí)方案中各相位的優(yōu)化方向。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：本發(fā)明通過將單點(diǎn)交叉口進(jìn)口道各相位上的車頭時(shí)距以及延誤作為非飽和狀態(tài)下的信號配時(shí)方案的評價(jià)指標(biāo)，并將這兩個(gè)指標(biāo)作為信號配時(shí)方案優(yōu)化的計(jì)算指標(biāo)，能明確指出各個(gè)相位的優(yōu)化方向，得到優(yōu)化步長，以便可以根據(jù)各個(gè)相位的優(yōu)化方向?qū)π盘柵鋾r(shí)方案進(jìn)行優(yōu)化，增大相位的利用率。

附圖說明

圖1是一實(shí)施例中非飽和狀態(tài)下單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案評價(jià)方法的流程示意圖；

圖2是一實(shí)施例中步驟S2細(xì)分步驟的流程示意圖；

圖3是一實(shí)施例中評價(jià)信號配時(shí)方案中各相位的優(yōu)化方向的流程示意圖；

圖4是一實(shí)施例中的另一非飽和狀態(tài)下單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案評價(jià)方法的流程示意圖；

圖5是一實(shí)施例中評價(jià)信號配時(shí)方案的整體效果的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1至圖5，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種非飽和狀態(tài)下單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案評價(jià)方法，該方法包括如下步驟S1至S3：

S1、獲取非飽和狀態(tài)下信號配時(shí)方案優(yōu)化前后各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)測值，所述各評價(jià)指標(biāo)包括車頭時(shí)距和延誤；

S2、根據(jù)所述配時(shí)方案優(yōu)化前后各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)測值，計(jì)算單點(diǎn)交叉口各相位上的各評價(jià)指標(biāo)優(yōu)化前后的差值；

S3、根據(jù)所述單點(diǎn)交叉口各相位上的各評價(jià)指標(biāo)優(yōu)化前后的差值，評價(jià)信號配時(shí)方案中各相位的優(yōu)化方向。

需要說明的是，車頭時(shí)距(Time headway)指的是在同一車道上行駛的車輛隊(duì)列中，兩連續(xù)車輛車頭端部通過某一斷面的時(shí)間間隔，一般用ht表示，單位是s/Veh。延誤是指在信號交叉口處，車輛在紅燈期間受阻，等待綠燈放行的時(shí)間，也與交叉口信號配時(shí)方案的參數(shù)設(shè)計(jì)有著重要的關(guān)系。在信號控制交叉口時(shí)，其每一種控制狀態(tài)，即對各種進(jìn)口道不同方向所顯示的不同燈色的組合，稱為一個(gè)信號燈相位。一個(gè)相位的時(shí)長與該相位期間內(nèi)通過的車輛數(shù)之比即為該相位內(nèi)的平均車頭時(shí)距。車頭時(shí)距在交通飽和狀態(tài)下時(shí)會達(dá)到最小值，在過飽和狀態(tài)下車頭時(shí)距越大表示交通狀況越差，即當(dāng)前的交通情況未擁堵狀態(tài)，在非飽和狀態(tài)下，包括自由流和暢通兩種狀態(tài)，一個(gè)相位內(nèi)檢測到的車頭時(shí)距越大，或者是該相位的最后5秒內(nèi)車頭時(shí)距明顯增大，則表明該相位的綠燈時(shí)長利用率不高。

因此，本實(shí)施例中以車頭時(shí)距作為主要評價(jià)指標(biāo)，以延誤作為次要評價(jià)指標(biāo)，對非飽和狀態(tài)下的單點(diǎn)交叉口處的信號配時(shí)方案進(jìn)行評價(jià)時(shí)，可以對單點(diǎn)交叉口各進(jìn)口道的各相位進(jìn)行評價(jià)，并指出各相位的優(yōu)化方向，以便于為信號配時(shí)方案提供正確的優(yōu)化方向。

具體地，上述實(shí)施例中的步驟S2具體包括如下細(xì)分步驟S21至S22：

S21、根據(jù)所述信號配時(shí)方案優(yōu)化前后各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)測值，計(jì)算單點(diǎn)交叉口各進(jìn)口道不同流向上的各評價(jià)指標(biāo)優(yōu)化前后的差值；

S22、基于所述信號配時(shí)方案中車輛放行方案，將單點(diǎn)交叉口各進(jìn)口道的流向與單點(diǎn)交叉口的各相位進(jìn)行對應(yīng)，得到各相位上的車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值以及延誤優(yōu)化前后的差值。

具體地，步驟S22中的各相位上的車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值的計(jì)算方式，具體為：

所述的延誤優(yōu)化前后的差值計(jì)算方式，具體為：

其中，△(h_t)_i為信號配時(shí)方案優(yōu)化前后相位i的車頭時(shí)距差值，△(h_t)_ij為信號配時(shí)方案優(yōu)化前后相位i中流向j的車頭時(shí)距差值，△(d_t)_i為信號配時(shí)方案優(yōu)化前后相位i的延誤車頭時(shí)距差值，△(d_t)_ij為信號配時(shí)方案優(yōu)化前后相位i中流向j的延誤差值，n為相位i包含的流向總數(shù)。

需要說明的是，上述式中△(h_t)為信號優(yōu)化前后車頭時(shí)距的差值，△(h_t)＝h_{t_after}-h_{t_before}，h_{t_after}為信號優(yōu)化后的車頭時(shí)距，h_{t_before}為信號優(yōu)化前的車頭時(shí)距。△(d_t)為信號優(yōu)化前后延誤的差值，△(d_t)＝d_after-d_before，d_after為優(yōu)化后的延誤，d_before為優(yōu)化后的延誤。

具體地，如圖3所示，上述實(shí)施例中的步驟S3中的評價(jià)信號配時(shí)方案中的各相位的優(yōu)化方向具體包括如下步驟S31至S34：

S31、判斷各相位中車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值大于零的相位的個(gè)數(shù)是否大于1；

S32、如果各相位中車頭時(shí)距優(yōu)化前后差值大于零的相位的個(gè)數(shù)大于1，則獲取所述信號配時(shí)方案當(dāng)前的優(yōu)化次數(shù)；

S33、判斷所述信號配時(shí)方案當(dāng)前的優(yōu)化次數(shù)是否大于預(yù)設(shè)次數(shù)u1；

S34、如果大于預(yù)設(shè)次數(shù)u1，根據(jù)所述各相位上的車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值以及各相位上的延誤優(yōu)化前后的差值，評價(jià)信號配時(shí)方案中各相位的優(yōu)化方向。

具體地，步驟S3中的評價(jià)信號配時(shí)方案中的各相位的優(yōu)化方向還具體包括如下步驟S35至S36：

S35、在判斷各相位中車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值大于零的相位的個(gè)數(shù)等于1時(shí)，判斷車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值大于零的相位上的整體延誤△(d)_總的值是否大于零；

S36、如果所述車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值大于零的相位上的整體延誤△(d)_總大于零，則獲取所述信號配時(shí)方案當(dāng)前的優(yōu)化次數(shù)；

S37、判斷信號配時(shí)方案優(yōu)化次數(shù)是否大于預(yù)設(shè)次數(shù)u2；

S38、如果不大于預(yù)設(shè)次數(shù)u2，根據(jù)所述各相位上的車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值以及各相位上的延誤優(yōu)化前后的差值，評價(jià)信號配時(shí)方案中各相位的優(yōu)化方向。

需要說明的是，該處的預(yù)設(shè)次數(shù)u1、預(yù)設(shè)次數(shù)u2為常數(shù)，本實(shí)施例中的u1、u2的取值均為3。但是本實(shí)施例不限定u1、u2的具體取值，u1與u2的取值可以相同也可以不同。

本實(shí)施例中設(shè)置優(yōu)化次數(shù)的作用是：將信號優(yōu)化限制在可控范圍內(nèi)，防止迭代次數(shù)過多，偏離最優(yōu)值。

具體地，如圖3所示，在步驟S35以及步驟S38之后均包括：

S39、根據(jù)各相位的優(yōu)化方向，對所述信號配時(shí)方案進(jìn)行優(yōu)化后執(zhí)行步驟S1。

本實(shí)施例中根據(jù)上述得到的單點(diǎn)交叉口各進(jìn)口道的各相位的優(yōu)化方向，對信號配時(shí)方案進(jìn)行優(yōu)化，比如，如果各相位的評價(jià)結(jié)果表明某相位的綠燈時(shí)長利用率不高，那么就可以減小該相位的綠燈時(shí)間以得到優(yōu)化后的信號配時(shí)方案，提高各相位的利用率。

如圖4所示，本實(shí)施例提供了另一種非飽和狀態(tài)下單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案評價(jià)方法，該方法在上述實(shí)施例公開的內(nèi)容的基礎(chǔ)上還包括步驟S4：

S4、根據(jù)所述單點(diǎn)交叉口各相位上的延誤優(yōu)化前后的差值，對優(yōu)化后的信號配時(shí)方案的整體效果進(jìn)行評價(jià)。

具體地，交叉口延誤反映了車輛在交叉口的受阻情況，能夠綜合反映交叉口的服務(wù)水平。根據(jù)信號優(yōu)化后的平均延誤來確定交叉口的服務(wù)水平，即實(shí)現(xiàn)了對優(yōu)化后的信號配時(shí)方案的整體效果進(jìn)行評價(jià)，以便直觀的判斷信號配時(shí)方案的優(yōu)化效果。

具體地，本實(shí)施例提供的非飽和狀態(tài)下單點(diǎn)交叉口信號配時(shí)方案評價(jià)方法的整體流程示意圖如圖5所示。

具體地，步驟S4具體包括：

(1)在判斷各相位中車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值大于零的相位的個(gè)數(shù)為零時(shí)，執(zhí)行步驟(4)；

(2)在各相位中車頭時(shí)距優(yōu)化前后的差值大于零的相位的個(gè)數(shù)為零時(shí)，判斷步驟S37中的信號配時(shí)方案的優(yōu)化次數(shù)是否大于預(yù)設(shè)次數(shù)u2；

(3)如果步驟S37中的信號配時(shí)方案的優(yōu)化次數(shù)大于預(yù)設(shè)次數(shù)u2，執(zhí)行步驟(4)；

(4)對所述信號配時(shí)方案的整體效果進(jìn)行評價(jià)。

具體地，對信號配時(shí)方案的整體效果進(jìn)行評價(jià)，具體包括如下步驟：

根據(jù)單點(diǎn)交叉口各進(jìn)口道在各流向上的平均延誤，計(jì)算單點(diǎn)交叉口的平均延誤；

在預(yù)設(shè)的效果評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中查找所述單點(diǎn)交叉口的平均延誤所在的范圍，確定所述信號配時(shí)方案的整體應(yīng)用效果。

該處單點(diǎn)交叉口的平均延誤的計(jì)算方式，具體為：

式中：為交叉口的平均延誤，為交叉口第i進(jìn)口道第j流向的車均延誤，m為交叉口進(jìn)口道的個(gè)數(shù)，n為交叉口每個(gè)進(jìn)口道的流向數(shù)量。