路網(wǎng)交通優(yōu)化控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通領(lǐng)域，尤其涉及一種基路網(wǎng)交通優(yōu)化控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著城市道路用地資源的枯竭，汽車保有量的持續(xù)攀升，城市交通問題日 趨嚴(yán)重，對交通管控技術(shù)要求不斷提高。其中，交通信號控制系統(tǒng)在我國經(jīng)過幾十年的發(fā) 展，已成為我國智能交通管控系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)；國內(nèi)各大城市的交通信號控制系統(tǒng)，在維 護(hù)道路交通秩序，緩解城市擁擠方案發(fā)揮著重要作用。然而，隨著城市交通管控的范圍不斷 擴(kuò)張，交通復(fù)雜度不斷提升，交通管控在時間、空間上精細(xì)化需求迫切。
[0003] 現(xiàn)有的文獻(xiàn)及應(yīng)用研宄中，道路交通信號控制系統(tǒng)由：路口控制單元、交通數(shù)據(jù)檢 測單元、遠(yuǎn)程中心控制單元及中心與路口數(shù)據(jù)、命令通信單元。按照控制范圍，可分為單點(diǎn) 自適應(yīng)信號控制，干線自適應(yīng)信號控制，區(qū)域協(xié)調(diào)的自適應(yīng)信號控制。單點(diǎn)自適應(yīng)控制，每 個路口獨(dú)立優(yōu)化，以單路口的控制效果最優(yōu)為目標(biāo)，利用實時檢測數(shù)據(jù)獲取交叉口的交通 需求，在路口控制機(jī)或遠(yuǎn)程中心單元計算優(yōu)化路口的信號配時方案，下發(fā)到信號機(jī)執(zhí)行；干 線自適應(yīng)控制，將主干路上流量接近、相對距離接近的劃分一個協(xié)調(diào)子區(qū)，在單點(diǎn)方案的基 礎(chǔ)上，統(tǒng)一協(xié)調(diào)路口的公共周期，計算協(xié)調(diào)相位差，以實現(xiàn)干線上多個路口的綠波控制為目 標(biāo)，減少停車次數(shù)；區(qū)域的協(xié)調(diào)自適應(yīng)控制，把區(qū)域劃分成多個協(xié)調(diào)控制子區(qū)，通過各子區(qū) 的獨(dú)立協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)控制，以區(qū)域內(nèi)多條干線協(xié)調(diào)子區(qū)的綠波控制為目標(biāo)。
[0004] 其不足在于：路口的自適應(yīng)依賴于道路上固定檢測器獲取的交通數(shù)據(jù)，但檢測器 的損壞率高，檢測器一旦故障，自適應(yīng)優(yōu)化控制中斷，且交通檢測的覆蓋范圍有限，對路網(wǎng) 交通狀態(tài)全局監(jiān)測能力弱；從點(diǎn)控制外推到線協(xié)調(diào)控制，再到區(qū)域協(xié)調(diào)控制的控制模式，即 以關(guān)鍵交叉口核心的控制優(yōu)化方法，未充分考慮交通運(yùn)行的連通特性，在關(guān)鍵交叉口通行 能力提升同時，其周邊交叉口通行效率急劇下降?，F(xiàn)有的交叉口信號控制，從交通流運(yùn)行特 性出發(fā)的控制建模方法屬于被動感知模型，只能實現(xiàn)對交通流的后發(fā)控制，對于大規(guī)模路 網(wǎng)上的交通擁堵防御控制能力弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有的技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明利用車載GPS/北斗定位數(shù)據(jù)作為路網(wǎng) 交通信息補(bǔ)充，降低交叉口的自適應(yīng)控制對固定檢測器的絕對依賴性，提高對路網(wǎng)交通狀 態(tài)的全局監(jiān)測能力；提供一種基于道路上下游通行能力分析，在優(yōu)化路網(wǎng)關(guān)鍵交叉口時， 充分考慮其對周邊路口交通影響的信號聯(lián)動優(yōu)化方法，可實現(xiàn)區(qū)域路網(wǎng)交通整體優(yōu)化的目 標(biāo)；提供一種從用戶出行需求、出行時間體驗的角度出發(fā)，形成一種主動、可有效防御擁堵 的交叉口信號自適應(yīng)優(yōu)化控制方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種路網(wǎng)交通優(yōu)化控制方法，包括：
[0007] 路網(wǎng)交通優(yōu)化控制系統(tǒng)，通過車載GPS/北斗定位數(shù)據(jù)、固定檢測器數(shù)據(jù)融合分 析，提取路網(wǎng)的交通數(shù)據(jù)，尤其是交叉口轉(zhuǎn)向流量、路段的分向流量數(shù)據(jù)；建立了一種以旅 行延時指數(shù)二維坐標(biāo)為表征參數(shù)，進(jìn)行路網(wǎng)交通狀態(tài)的檢測方法，通過面域區(qū)間表征路網(wǎng) 狀態(tài)；基于車載GPS/北斗定位數(shù)據(jù)，建立一種基于用戶出行路徑分析的交通協(xié)調(diào)控制小區(qū) 的動態(tài)劃分方法；采用道路上下游的通行能力分析技術(shù)，以區(qū)域路網(wǎng)交通優(yōu)化為控制目標(biāo)， 建立區(qū)域關(guān)鍵交叉口周邊路口信號控制方案的聯(lián)動優(yōu)化方法；提供了一種基于旅行延時指 數(shù)的，交叉口信號控制自適應(yīng)優(yōu)化方法。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種路網(wǎng)交通優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括：
[0009] 上端路網(wǎng)交通優(yōu)化控制中心系統(tǒng)，一般部署在交通管控指揮中心；路口信號控制 器，即路口信號機(jī)，一般安裝在需要信號控制的路口或路段行人過街處；交通數(shù)據(jù)檢測設(shè) 備，分為固定檢測器和外部系統(tǒng)的浮動檢測器。固定檢測器包括線圈、地磁、視頻等，一般安 裝在距停車線0-30米進(jìn)口道上，可將檢測到的交通流數(shù)據(jù)輸入到信號機(jī)，再由信號機(jī)傳輸 匯入上端控制中心；外部系統(tǒng)浮動檢測器，即從車載GPS/北斗導(dǎo)航定位終端，系統(tǒng)從外部 系統(tǒng)實時獲取大量車載終端的數(shù)據(jù)，從中提取路網(wǎng)交通流數(shù)據(jù)，系統(tǒng)向外部系統(tǒng)提供數(shù)據(jù) 傳輸接口適配器（一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議）。外部系統(tǒng)如各種出行導(dǎo)航系統(tǒng)、出租車運(yùn)營監(jiān)管系 統(tǒng)、公交車運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)等。
[0010] 本發(fā)明技術(shù)方案中基于固定檢測數(shù)據(jù)、車載GPS/北斗終端定位數(shù)據(jù)的融合分析， 提取交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，將車載GPS/北斗定位數(shù)據(jù)作為路網(wǎng)交通信息的補(bǔ)充，降低交叉口的自 適應(yīng)控制對固定檢測器的絕對依賴性，提高對路網(wǎng)交通狀態(tài)的全局監(jiān)測能力；且提供了一 種可識別是否需要繼續(xù)維護(hù)固定檢測器的方法。一種基于道路上下游通行能力分析，在優(yōu) 化路網(wǎng)關(guān)鍵交叉口時，充分考慮其對周邊路口交通影響的信號聯(lián)動優(yōu)化方法，可實現(xiàn)區(qū)域 路網(wǎng)交通整體優(yōu)化的目標(biāo)，可有效防御應(yīng)信號配時不合理導(dǎo)致的常發(fā)性擁堵、信號綠燈空 放現(xiàn)象。一種信號的自適應(yīng)控制優(yōu)化方法，該方法從用戶出行需求角度出發(fā)，通過分析用戶 日常出行路徑，進(jìn)行路網(wǎng)交通控制小區(qū)的動態(tài)劃分，從出行時間體驗的角度出發(fā)，采用旅行 延時指數(shù)變化來快速平穩(wěn)的優(yōu)化交叉口信號配時，是一種主動、可有效緩解擁堵的交叉口 信號的自適應(yīng)優(yōu)化控制方法。
[0011] 綜上，本發(fā)明技術(shù)方案中介紹的路網(wǎng)交通優(yōu)化控制系統(tǒng)，將車載GPS/北斗終端定 位數(shù)據(jù)應(yīng)用于路網(wǎng)交通狀態(tài)數(shù)據(jù)的提取，有效的提高了路網(wǎng)全局交通狀態(tài)的監(jiān)測能力，降 低交通檢測設(shè)備投入成本的同時，為交通管控措施的實施提供了更加詳實的數(shù)據(jù)支持；基 于道路上下游通行能力分析、出行路徑分析，及出行時間體驗，實現(xiàn)路網(wǎng)交通信號的聯(lián)動優(yōu) 化控制，提高了控制系統(tǒng)對路網(wǎng)擁堵的主動防控能力，為城市交通流的平穩(wěn)暢通運(yùn)行提供 了有力保障。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明路網(wǎng)交通優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
[0013] 圖2為本發(fā)明路網(wǎng)交通優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)備組成圖
[0014] 圖3為本發(fā)明基于車載GPS/北斗定位終端數(shù)據(jù)獲取車輛出行路徑圖
[0015] 圖4為本發(fā)明基于車載終端數(shù)據(jù)提取流量數(shù)據(jù)處理流程圖
[0016] 圖5為本發(fā)明區(qū)域路網(wǎng)交通狀態(tài)劃分圖
[0017] 圖6為本發(fā)明區(qū)域路網(wǎng)交叉口信號控制優(yōu)化主流程圖
[0018] 圖7為本發(fā)明關(guān)鍵交叉口與下游交叉口通行能力匹配分析圖
[0019] 圖8為本發(fā)明關(guān)鍵交叉口周邊信號聯(lián)動優(yōu)化流程圖
[0020] 圖9為本發(fā)明基于旅行延時指數(shù)的信號控制自適應(yīng)優(yōu)化流程圖 具體實施方案
[0021] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明所保 護(hù)的范圍。
[0022] 本發(fā)明的一種路網(wǎng)交通優(yōu)化控制系統(tǒng)主要包括以下模塊：交通數(shù)據(jù)處理模塊、交 通狀態(tài)監(jiān)測模塊，交叉口信號優(yōu)化控制模塊，如圖1所示。
[0023] 交通數(shù)據(jù)處理模塊，通過車載GPS/北斗定位數(shù)據(jù)、固定檢測器數(shù)據(jù)融合分析，提 取路網(wǎng)的交通數(shù)據(jù)，尤其是交叉口轉(zhuǎn)向流量、路段的分向流量數(shù)據(jù)；交通狀態(tài)監(jiān)測模塊，實 現(xiàn)區(qū)域路網(wǎng)交通狀態(tài)數(shù)據(jù)提取、干線交通狀態(tài)數(shù)據(jù)提取、交叉口交通狀態(tài)數(shù)據(jù)提取、交叉口 交通需求數(shù)據(jù)提?。唤徊婵谛盘杻?yōu)化控制模塊，實現(xiàn)交叉口基礎(chǔ)方案生成、交通協(xié)調(diào)控制小 區(qū)的動態(tài)劃分、關(guān)鍵交叉口周邊路口信號控制的聯(lián)動優(yōu)化、交叉口的自適應(yīng)優(yōu)化方案生成。
[0024] 該系統(tǒng)的設(shè)備組成，如圖2所示：上端路網(wǎng)交通優(yōu)化控制中心系統(tǒng)，一般部署在交 通管控指揮中心；路口信號控制器，即路口信號機(jī)，一般安裝在需要信號控制的路口或路段 行人過街處；交通數(shù)據(jù)檢測設(shè)備，分為固定檢測器和外部系統(tǒng)的浮動檢測器。固定檢測器包 括線圈、地磁、視頻等，一般安裝在距停車線0-30米進(jìn)口道上，可將檢測到的交通流數(shù)據(jù)輸 入到信號機(jī)，再由信號機(jī)傳輸匯入上端控制中心；外部系統(tǒng)浮動檢測器，即從車載GPS/北 斗導(dǎo)航定位終端，系統(tǒng)從外部系統(tǒng)實時獲取大量車載終端的數(shù)據(jù)，從中提取路網(wǎng)交通流數(shù) 據(jù)，系統(tǒng)向外部系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸接口適配器（一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議）。外部系統(tǒng)如各種出行 導(dǎo)航系統(tǒng)、出租車運(yùn)營監(jiān)管系統(tǒng)、公交車運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)等。
[0025] 下面將結(jié)合各四個模塊包含的內(nèi)容進(jìn)一步對本發(fā)明提出的一種路網(wǎng)交通優(yōu)化控 制方法進(jìn)行描述。具體步驟如下：
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