本發(fā)明涉及道路交通信號協(xié)調(diào)控制研究領(lǐng)域，特別涉及一種考慮無信控交叉口車流沖突的干道信號協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)：

1、交叉口可采用的無信號控制方式主要包括停車讓行控制和減速讓行控制兩種，通常適用于道路流量較小、相交道路流量相差大的交叉口，也可以應(yīng)用在沖突車流錯(cuò)開到達(dá)且讓行規(guī)則明晰的交叉口。在交通沖突較弱的情況下，采用無信號控制方式能夠減少車輛等待時(shí)間，提高道路通行效率，但必須確保沖突車輛之間具有明確的優(yōu)先等級。

2、目前有關(guān)無信控交叉口的研究大多是關(guān)注于交叉口的性能指標(biāo)分析評價(jià)，針對如何提高無信控交叉口通行秩序的研究甚少，也鮮有對于非智能網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下的無信控交叉口通行秩序優(yōu)化方法研究，特別是當(dāng)綠波協(xié)調(diào)干道中存在此類交叉口時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)方法不能保證干道協(xié)調(diào)車輛不受對向車流沖突影響，難以不停車地通過此類交叉口。

3、因此，當(dāng)協(xié)調(diào)干道上相鄰信控交叉口之間設(shè)有無信號控制交叉口時(shí)，如何通過對相鄰信控交叉口進(jìn)行協(xié)調(diào)配時(shí)設(shè)計(jì)，使得雙向直行車流在無信控交叉口處不受對向車流的干擾和影響，以兼顧相鄰信號交叉口的綠波協(xié)調(diào)和無信控交叉口的安全高效，值得進(jìn)行分析與探究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種考慮無信控交叉口車流沖突的干道信號協(xié)調(diào)控制方法，以兼顧干道直行車流的綠波通行與無信控交叉口的安全通行，提升城市道路交通運(yùn)行的安全與效率。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種考慮無信控交叉口車流沖突的干道信號協(xié)調(diào)控制方法，包括下述步驟：

4、s1、計(jì)算相鄰信控交叉口的偏移綠信比，確定相對相位差優(yōu)化區(qū)間；

5、s2、計(jì)算上游交叉口不同駛?cè)胲嚵魉谙辔辉诼范螣o信控交叉口的投影區(qū)間；

6、s3、構(gòu)建車流投影區(qū)間的約束條件，計(jì)算偏移綠信比與相對相位差評價(jià)指標(biāo)；

7、s4、根據(jù)雙向偏移綠信比絕對值之和，確定最優(yōu)信號配時(shí)設(shè)計(jì)方案。

8、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s1中，計(jì)算相鄰信控交叉口的偏移綠信比，具體為：

9、假設(shè)交叉口i1與交叉口i2為相鄰信控交叉口，交叉口i1至交叉口i2為上行方向，其平均行駛速度為v，交叉口i2至交叉口i1為下行方向，其平均行駛速度為對于每一套公共信號周期與相位相序組合，計(jì)算交叉口i1與交叉口i2之間的理想間距a為：

10、

11、式中，δt1與δt2分別為交叉口i1與交叉口i2的上行方向協(xié)調(diào)相位中心時(shí)刻超前于下行方向協(xié)調(diào)相位中心時(shí)刻的時(shí)間，c為公共信號周期，n為任意整數(shù)；

12、假設(shè)交叉口i1與交叉口i2的實(shí)際間距為s，計(jì)算交叉口i2的上行方向偏移綠信比δλ與下行方向偏移綠信比分別為：

13、

14、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s1中，確定相對相位差優(yōu)化區(qū)間，具體為：

15、以交叉口上行方向綠燈起始時(shí)刻點(diǎn)作為相位差設(shè)置參考時(shí)間點(diǎn)，計(jì)算交叉口i2相對于交叉口i1的基準(zhǔn)相對相位差o為：

16、

17、式中，λ1與λ2分別為交叉口i1與交叉口i2的上行方向協(xié)調(diào)相位綠信比；

18、在保證雙向綠波帶寬之和大于任意單向最大綠波帶寬前提下，允許適當(dāng)調(diào)整相對相位差取值空間，定義上行方向偏移綠信比δλ對應(yīng)的相位差允許調(diào)整量為δo1，δo1＝δλ·c，下行方向偏移綠信比對應(yīng)的相位差允許調(diào)整量為上行方向交叉口協(xié)調(diào)相位時(shí)間差對應(yīng)的相位差允許調(diào)整量為δo2，下行方向交叉口協(xié)調(diào)相位時(shí)間差對應(yīng)的相位差允許調(diào)整量為上行方向最大綠波帶寬為δo3，δo3＝min{λ1,λ2}·c，下行方向最大綠波帶寬為基準(zhǔn)相對相位差o對應(yīng)的雙向初始損失綠波帶寬δb0為：

19、

20、當(dāng)時(shí)，無法保證雙向綠波帶寬之和大于任意單向最大綠波帶寬，相對相位差優(yōu)化區(qū)間為空集

21、當(dāng)時(shí)，相對相位差正向允許調(diào)整量為δo+，相對相位差負(fù)向允許調(diào)整量為δo-，相對相位差優(yōu)化區(qū)間為[o-δo-,o+δo+]。

22、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s2中，計(jì)算上游交叉口不同駛?cè)胲嚵魉谙辔辉诼范螣o信控交叉口的投影區(qū)間，具體為：

23、針對相對相位差優(yōu)化區(qū)間的第k個(gè)取值ok，ok＝o-δo-+k-1，k∈{1,2,……,δo++δo-+1}，確定上行方向上游交叉口i1的直行駛?cè)胲嚵魉谙辔?直行相位)起始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻分別為與左轉(zhuǎn)駛?cè)胲嚵魉谙辔?左轉(zhuǎn)相位)起始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻分別為與確定下行方向上游交叉口i2的直行駛?cè)胲嚵魉谙辔?直行相位)起始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻分別為與左轉(zhuǎn)駛?cè)胲嚵魉谙辔?左轉(zhuǎn)相位)起始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻分別為與

24、在上行方向上，根據(jù)上游交叉口i1直行駛?cè)胲嚵鞯竭_(dá)無信控交叉口的行駛時(shí)間ts，計(jì)算交叉口i1直行相位投影在無信控交叉口的起始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻分別為：

25、

26、在上行方向上，根據(jù)上游交叉口i1左轉(zhuǎn)駛?cè)胲嚵鞯竭_(dá)無信控交叉口的行駛時(shí)間tl，計(jì)算交叉口i1左轉(zhuǎn)相位投影在無信控交叉口的起始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻分別為：

27、

28、在下行方向上，根據(jù)上游交叉口i2直行駛?cè)胲嚵鞯竭_(dá)無信控交叉口的行駛時(shí)間計(jì)算交叉口i2直行相位投影在無信控交叉口的起始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻分別為：

29、

30、在下行方向上，根據(jù)上游交叉口i2左轉(zhuǎn)駛?cè)胲嚵鞯竭_(dá)無信控交叉口的行駛時(shí)間計(jì)算交叉口i2左轉(zhuǎn)相位投影在無信控交叉口的起始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻分別為：

31、

32、以為基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)，通過加減若干個(gè)公共信號周期c，將與變換到時(shí)間區(qū)間內(nèi)；

33、對于上行方向直行相位，其投影區(qū)間為

34、對于上行方向左轉(zhuǎn)相位，若其投影區(qū)間為反之，其投影區(qū)間為

35、對于下行方向直行相位，若其投影區(qū)間為若其投影區(qū)間為

36、對于下行方向左轉(zhuǎn)相位，若其投影區(qū)間為若其投影區(qū)間為

37、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s3中，構(gòu)建車流投影區(qū)間的約束條件，具體為：

38、為了防止雙向直行駛?cè)胲嚵髟跓o信控交叉口產(chǎn)生沖突，其投影區(qū)間應(yīng)滿足：

39、

40、為了防止直行駛?cè)胲嚵髋c反向左轉(zhuǎn)駛?cè)胲嚵髟跓o信控交叉口產(chǎn)生沖突，其投影區(qū)間應(yīng)滿足：

41、

42、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s3中，計(jì)算偏移綠信比與相對相位差評價(jià)指標(biāo)，具體為：

43、對于相對相位差ok，計(jì)算上行方向偏移綠信比δλk與下行方向偏移綠信比為：

44、

45、計(jì)算相對相位差ok的雙向偏移綠信比絕對值之和f：

46、

47、遍歷相對相位差優(yōu)化區(qū)間，以f最小為優(yōu)化目標(biāo)，確定當(dāng)前公共信號周期c及相位相序組合方案下的最佳相對相位差oc與最優(yōu)評價(jià)指標(biāo)fc。

48、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s4中，根據(jù)雙向偏移綠信比絕對值之和，確定最優(yōu)信號配時(shí)設(shè)計(jì)方案，具體為：

49、根據(jù)相鄰信控交叉口的公共信號周期取值范圍與相位相序組合方案集合，按照s1-s3遍歷所有公共信號周期與相位相序組合方案，以fc最小為目標(biāo)優(yōu)選信號配時(shí)設(shè)計(jì)方案。

50、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

51、(1)本發(fā)明綜合考慮了干道綠波協(xié)調(diào)控制效果和沖突車流安全通行要求，在無信控交叉口處進(jìn)行直行車流與對向車流的時(shí)間分離，降低了干道協(xié)調(diào)車流受對向沖突車流的干擾，提高了城市道路的通行效率與安全性。

52、(2)本發(fā)明在保證干道雙向直行車流綠波協(xié)調(diào)控制效果的基礎(chǔ)上，通過增加相位差優(yōu)化空間，擴(kuò)大了無信控交叉口車流沖突約束的可行域，提高了信號協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方法的適用性與有效性。