基于跟车法的干线信号协调优化方法

摘要

本发明公开了一种基于跟车法的干线信号协调优化方法，在缺少准确交通量的情况下，对干线信号协调优化前后方案及效果分别进行辅助分析及迭代优化。在信号优化方案实施前，通过跟车法，掌握现有的信号配时下的路口的排队长度、等待时间、路段间平均车速及行程时间。从而确定协调路段的统一周期、双周期、绿信比及合适的相位差并检验信号配时软件中的路网建立是否准确。对已经上传执行的干线信号协调优化方案，跟车法可以检验方案的实际应用情况，判断相位差、绿信比在实际道路情况下设置是否合理并进行微调。从而将理论的干线信号协调优化方案落实到实际应用中，并确保达到理想的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及交通技术领域，尤其涉及一种基于跟车法的干线信号协调优化方法。

背景技术

交通干线作为城市交通运输的主动脉，承担着城市大部分的交通量，且往往存在线路里程长、道路交通设施状况好、机动车使用率高的特点。基于此，有必要也有条件实行双向绿波，提高道路的通行能力，缓解交通拥堵问题。

专利201510448450.1中，通过历史车辆行驶速度数据，量化行驶速度的波动区间，实现车速不均匀情况下的协调相位绿时和相位差参数的优化。该方案以控制时段干线各路口各流向的交通需求、信号设计相序、损失时间、各流向的饱和率、饱和度阈值来计算各路口的信号周期及干线绿波的双向公共周期；基于协调相位和非协调相位的通行需求，确定各路口的协调相位绿时；基于双向协调相位流率比和路段速度区间，以关键路口为基准建立干线协调控制相邻路口之间绿波带宽最大化优化模型以确定其与相邻路口之间的相对相位差；以关键路口为基准，确定其与相邻路口之间的相对相位差。最后以满足重叠度条件为标准，依次优化相邻路口相位差。

现阶段干线绿波协调优化大多应用数解法，基于各种交通数据，建立绿波带宽最大化模型，获得信号配时参数。这种方法理论上是可以实行的，但是由于各种原因，如交通检测器数据错误率高、模型约束条件不够全面、求解算法不够智能，关键问题是实际交通状况的复杂多变，固定的或者是可变的最大化带宽模型往往不能得出较为理想的解。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于跟车法的干线信号协调优化方法，该方法降低了对交通数据的依赖性，不需要建立数学模型，从而大大降低了干线信号绿波优化的门槛。其次针对实际交通状况的复杂多变，本方法采取跟车法获取实际路况，结合信号配时软件生成初始优化方案，同时以实际运行状况检验调整配时参数，增强了可操作性。

技术方案：本发明所述的基于跟车法的干线信号协调优化方法包括：

S1、建立协调控制干线关联路网，录入原有信号配时方案到配时软件Synchro中；

S2、选定需要进行干线协调的路口，获取以规定速度通过这些路口时：1.双向行驶时各个路口间平均车速，2.双向行驶时通过各路口的行程时间，3.双向行驶时各路口、各方向红灯排队长度，4.双向行驶时各路口、各方向红灯等待时间，从而得到所有参与干线绿波路口的统一周期时长并验证路网正确性；

S3、将S2中获取到的各路口间平均车速和行程时间输入到信号配时软件Synchro中；

S4、根据S2中获取到的排队长度及等待时间判断各路口绿信比设置是否合理，并进行调整；

S5、在信号配时软件Synchro中的Time-space diagram里移动各路口相位差，获得最大绿波带宽，并生成干线信号协调优化初始方案；

S6、将生成的干线信号协调优化初始方案输入到路口信号机上，并上传执行；再通过跟车法获取当车辆通过前一个路口后，后一个路口绿灯开启时间差，并以此调整优化相位差；

S7、通过跟车法，判断跟车的车辆所处绿波带的位置，观察前后方车辆通过情况，判断实际中绿信比的设置是否合理并调整；

S8、生成最终优化方案。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明提供一种基于跟车法的干线信号协调优化方法，在缺少准确交通量的情况下，对干线信号协调优化前后方案及效果分别进行辅助分析及迭代优化。在信号优化方案实施前，通过跟车法，掌握现有的信号配时下的路口的排队长度、等待时间、路段间平均车速及行程时间。从而确定协调路段的统一周期、双周期、绿信比及合适的相位差并检验信号配时软件中的路网建立是否准确。对已经上传执行的干线信号协调优化方案，跟车法可以检验方案的实际应用情况，判断相位差、绿信比在实际道路情况下设置是否合理并进行微调。从而将理论的干线信号协调优化方案落实到实际应用中，并确保达到理想的效果。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的流程示意图；

图2是建立的干线协调路段路网的示意图；

图3是采用时间刻度表检验路段长度的示意图；本发明的一个实施例的架构图；

图4是输入路段间平均车速到Synchro中的示意图；

图5是确定协调路段周期的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的基于跟车法的干线信号协调优化方法包括以下步骤：

S1、建立协调控制干线关联路网，录入原有信号配时方案到配时软件Synchro中。

其中，建立的协调控制干线关联路网如图2所示，路网中设置了干线各路口各方向的车道数、路口间距、信号配时方案等。

S2、选定需要进行干线协调的路口，以规定速度通过这些路口时获取：1.双向行驶时各个路口间平均车速，2.双向行驶时通过各路口的行程时间，3.双向行驶时各路口、各方向红灯排队长度，4.双向行驶时各路口、各方向红灯等待时间，从而得到所有参与干线绿波路口的统一周期时长并验证路网正确性。

其中，统一周期时长的获取流程如图5所示，包括以下步骤：

S21、跟车法连续通过需要协调的路口，观察原有配时方案中各路口一次绿灯时间内各方向车流通过情况，包括该方向绿灯结束后剩余的车辆数，红灯结束、绿灯开启前该方向上的车流排队长度；

S22、基于现有的配时方案，在所有需要协调的路口中，判断是否满足：1、整个干线路口数量大于10个，2、存在一交通量与前后路口差异度达到40％的路口x；若满足以上条件，则转到步骤S23，否则转到步骤S24；

S23、以路口x为分割点分段，得到干线绿波路口分段集群，从而以集群为单位进行协调；执行步骤S25；

S24、干线内所有路口为一个集群，统一进行绿波协调控制；

S25、对集群内路口的原始周期长度按照从小到大排序，选择位于80％位置的周期长度作为基准周期；

S26、判断统一集群内的各个路口原始周期是否大于基准周期，若是则转到步骤S27，否则转到步骤S28；

S27、将各个路口各方向的绿信比等比例缩小/放大到基准周期长度，实现统一周期；

S28、对于满足条件1：小于基准周期的2/3，条件2：现有配时下协调方向车辆全部通过，还有绿时盈余的路口，将该路口各方向的绿信比等比例缩小到基准周期长度的1/2，即双周期；不满足条件1和2的路口，转到步骤S27。

其中，验证路网正确性，具体包括以下步骤：

S29、在信号配时软件Synchro中将相邻路口的相位差设置为相同；S210、对应Synchro中的标尺，根据预设的行程速度线，判断路网距离设置是否有误；S211、若图中的行程时间小于预设的行程时间，则增加路网距离；若图中的行程时间大于预设的行程时间，则减少路网距离，以此保证规定速度下的行程时间的准确性。如图3所示。

S3、将S2中获取到的各路口间平均车速和行程时间输入到信号配时软件中。如图4所示。

S4、根据S2中获取到的排队长度及等待时间判断各路口绿信比设置是否合理，并进行调整。

具体是根据S21中获取到的各路口一次绿灯时间内各方向车流通过情况，包括该方向绿灯结束后剩余的车辆数，红灯结束、绿灯开启前该方向上的车流排队长度；判断该路口绿信比设置是否合理，并进行调整。

其中，绿信比设置是否合理的判断方法是：若一次绿灯结束后，该方向剩余车辆数大于5辆，或者该方向车辆已经清空，但是剩余绿时大于10秒；则认为该方向的绿信比设置不合理，需要调整。

其中，调整具体原则是：1.将路口非协调方向的剩余绿时分配到协调方向上；2.保证路口非协调方向车辆排队长度适中的前提下，减小非协调方向的绿时，增加协调方向上的绿时。具体做法是：在相同周期或者倍数周期的路口，根据跟车法得到的排队长度及等待时间，在保证周期不变的前提下对协调方向的绿信比进行调整，平均一辆车增加或减少2秒，对于货车量大于预设数量的路口设置为3秒。

S5、在信号配时软件Synchro中的Time-space diagram里移动各路口相位差，获得最大绿波带宽，并生成干线信号协调优化初始方案。

该步骤具体包括：S51、在Synchro中依次点击Time-space diagram，options，选择NB and WB link Bands，移动各个路口的相位差获得最大绿波带宽；S52、得到最大绿波带宽后，在Time-space diagram中观察各个路口的相对带宽，结合路口流量，判断是否需要变换相序，若需要，则变换相序；S53、生成干线信号协调优化初始方案。

S6、将生成的干线信号协调优化初始方案输入到路口信号机上，并上传执行；再通过跟车法获取当车辆通过前一个路口后，后一个路口绿灯开启时间差，并以此调整优化相位差。

该步骤具体包括：S61、将生成的干线信号协调优化初始方案输入到路口信号机上，并上传执行；S62、按照规定速度，依次通过需要协调的路口，当刚通过一个路口时，记录下一路口绿灯开启时间；S63、估算前一个路口时绿时开始多长时间后车辆通过；S64、计算从通过前一个路口到遇到后一个路口绿灯开启的时间差，加上步骤S63中的时间，即为两路口的实际相位差；S65、结合实际车速、绿信比，判断实际相位差设置与理想状况是否一致；若一致，结合实际路况判断相位差(包括早开早闭、早开迟闭、迟开早闭、迟开迟闭)设置是否符合实际交通状况，若不符合，调整为符合。

S7、通过跟车法，判断跟车的车辆所处绿波带的位置，观察前后方车辆通过情况，判断实际中绿信比的设置是否合理并微调。

具体的，该步骤包括：S71、判断跟车的车辆所处绿波带的位置；S72、当跟车的车辆在路口绿灯刚开启就通过时，查看后续车辆的状态；当后续车辆全部通过该路口且剩余时间时，减少通行方向上的绿信比；当后续车辆全部通过且不剩时间时，保持绿信比不变；当后续车辆通不过该路口时，增加通行方向上的绿信比；S73、当跟车的车辆在路口绿灯末位才通过时，观察后方车辆数，若后方车辆数位于预设范围(1-5辆)内，则相位差和带宽认定为设置合理；否则认定为不合理，返回S6继续调整。

S8、生成最终优化方案。