城市交通诱导与信号控制的协同方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种城市交通诱导与信号控制的协同方法及系统，所述方法包括如下步骤：采集实时交通流信息及实时信号控制信息，基于城市路网建立交通诱导与信号控制协同的PARAMICS仿真模型，并根据步骤上述信号控制信息设置仿真模型的参数；根据采集得到的实时交通流信息，标定交通发生吸引量矩阵；接收PARAMICS仿真模型的诱导策略参数，运行仿真，输出系统运行状况指标；改变诱导策略参数，进行多次仿真，保存各自仿真所输出的系统运行状况指标；比较各次仿真得到的系统运行状况指标，选择其中最佳的诱导策略参数，将其应用于交通诱导与信号控制系统，向用户发送最优诱导策略。本发明克服了过去交通诱导系统与信号控制系统协同算法复杂难以实施的缺陷。
【专利说明】城市交通诱导与信号控制的协同方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能交通协同系统领域，尤其是一种城市交通诱导与信号控制协同方 法及系统。
【背景技术】
[0002] 在现有的交通管理控制体系中，城市交通诱导系统与信号控制系统通常是两个完 全独立的系统。但是如果我们从两个系统的优化目标的角度分析，可以发现城市交通诱导 系统诣在用户最优，而信号控制系统则以系统效率最优为决策目标。这使得城市交通运行 状况一直处于一直波动的状态下，在极端条件下，有可能致使交通运行效率下降。
[0003] 经过近四十年的研究，国内外研究者们对城市交通诱导系统与信号控制系统的协 同有了一定的认识。但是现有的研究大多倾向于算法层面的优化，不断提出各种各样的理 论算法，缺乏实际应用。同时考虑实际生活中城市路网的路段数、节点数正在不断增加，现 有的理论算法的计算复杂度也就不断增长，就目前的计算机运算能力，难以在实际应用中 使用这些算法进行决策。
【发明内容】
[0004] 发明目的：提供一种城市交通诱导与信号控制的协同方法，以克服现有交通诱导 系统与信号控制系统协同算法复杂难以实施的缺陷，增加实际工程的运用价值。
[0005] 技术方案：一种城市交通诱导与信号控制的协同方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1，采集实时交通流信息及实时信号控制信息，包括目标路网道路信息、各路 段实时交通流信息和各交叉口信号控制参数；
[0007] 步骤2,基于城市路网建立交通诱导与信号控制协同的PARAMICS仿真模型，并根 据步骤1的相关信息设置仿真模型的参数；
[0008] 步骤3,根据步骤1中采集得到的实时交通流信息，对所建立的交通诱导与信号控 制协同PARAMICS仿真模型的交通发生吸引量矩阵进行标定；
[0009] 步骤4,接收PARAMICS仿真模型的诱导策略参数，运行仿真，输出系统运行状况指 标；改变诱导策略参数，重复上述仿真和输出步骤，进行多次仿真，保存各自仿真所输出的 系统运行状况指标；
[0010] 步骤5,比较各次仿真得到的系统运行状况指标，选择其中最佳的诱导策略参数， 将其应用于交通诱导与信号控制系统，向用户发送最优诱导策略。
[0011] 所述目标路网道路信息包括路段车道数和路段连接信息；所述各路段实时交通流 量包括各路段进口道交通流量、进口道车速和各路段车辆数；所述各交叉口信号控制参数 包括信号灯周期时长、信号灯相位相序和信号灯各相位绿灯时间。
[0012] 所述诱导策略参数包括诱导更新频率和使用诱导用户百分比，所述系统运行状态 指标包括系统总行程时间。
[0013] 一种城市交通诱导与信号控制的协同系统，包括如下模块：
[0014] 在线数据采集和存储模块，用于采集实时交通流信息及实时信号控制信息，包括 目标路网道路信息、各路段实时交通流信息和各交叉口信号控制参数；
[0015] PARAMICS仿真分析模块，用以基于城市路网建立交通诱导与信号控制协同的 PARAMICS仿真模型，并根据实时交通流信息及实时信号控制信息设置仿真模型的参数；
[0016] 根据采集得到的实时交通流信息，对所建立的交通诱导与信号控制协同PARAMICS 仿真模型的交通发生吸引量矩阵进行标定；
[0017] 接收PARAMICS仿真模型的诱导策略参数，运行仿真，输出系统运行状况指标；改 变诱导策略参数，重复上述仿真和输出步骤，进行多次仿真，保存各自仿真所输出的系统运 行状况指标；
[0018] 策略选择与控制模块，用于比较各次仿真得到的系统运行状况指标，选择其中最 佳的诱导策略参数，将其应用于交通诱导与信号控制系统，向用户发送最优诱导策略。
[0019] 有益效果：本发明利用PARAMICS建立城市交通诱导与信号控制协同模型，基于实 时交通流信息和信号控制信息，获取当前信号控制条件下的最优诱导策略，克服了过去交 通诱导系统与信号控制系统协同算法复杂难以实施的缺陷，具有实际工程运用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是交通道路网示意图。
[0021] 图2是本发明的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 结合图1和图2描述本发明的优选实施例。
[0023] 与传统的通过复杂的优化算法进行城市交通诱导与信号控制的协同相比，本发明 提出的利用PARAMICS建立城市交通诱导与信号控制协同模型进行实时仿真优化，可以确 保在实时条件下有限的运算时间内，获取趋近全局最优的协同策略。
[0024] 步骤1，在线数据存储，采集数据内容包括：目标路网路段车道数、路段连接信息、 各路段实时交通流量信息，以及各路段实时交通流信息和各交叉口信号控制参数。其中，各 路段实时交通流量信息包括各路段进口道交通流量、进口道车速和各路段车辆数。各交叉 口信号控制参数包括信号灯周期时长、信号灯相位相序和信号灯各相位绿灯时间。上述实 时数据用于仿真模型的建立与参数标定。
[0025] 步骤2,建立交通诱导与信号控制协同PARAMICS模型：根据采集得到的目标路网 路段车道数及路段连接信息建立仿真模型，并根据各交叉口信号控制参数包括信号灯周期 时长、信号灯相位相序、信号灯各相位绿灯时间对各信号交叉口处信号灯进行设置。
[0026] 步骤3,发生吸引量矩阵标定：根据步骤1中采集得到的实时交通流信息，包括各 路段进口道交通流量、进口道车速、各路段车辆数，对所建立的交通诱导与信号控制协同 PARAMICS仿真模型的交通发生吸引量矩阵进行标定。
[0027] 步骤4,测试多组诱导策略参数，输出系统运行状况指标：经过步骤3的发生吸引 量矩阵标定，步骤2中所建立的交通诱导与信号控制协同，PARAMICS仿真模型已经能够模 拟当前交通运行状况，设置PARAMICS软件，使其在运行仿真模型后能够输出系统运行状况 指标，枚举测试可行的诱导策略参数，运行仿真，输出系统运行状况指标，进行多次仿真，并 保存各自仿真所输出的系统运行状况指标。
[0028] 步骤5,决策分析：对各次仿真得到的系统运行状况指标进行比较，选择其中最佳 的诱导策略参数。
[0029] 如图1所示，以下为基于上述方法以为国内某城市某时刻路网进行交通诱导与信 号控制的协同为例的具体实施实例 ：
[0030] S1，在线数据存储：目标路网为国内某城市区域路网，在线数据存储主要采集某一 时刻目标路网路段车道数、路段连接信息、各路段实时交通流量包括各路段进口道交通流 量、进口道车速、各路段车辆数、各交叉口信号控制参数包括信号灯周期时长、信号灯相位 相序、信号灯各相位绿灯时间。
[0031] S2,建立交通诱导与信号控制协同PARAMICS仿真模型：根据采集得到的目标路网 路段车道数、路段连接信息建立仿真模型，并根据各交叉口信号控制参数包括信号灯周期 时长、信号灯相位相序、信号灯各相位绿灯时间对各信号交叉口处信号灯进行设置。
[0032] S3,发生吸引量矩阵标定：根据采集得到的实时交通流信息，包括各路段进口道交 通流量、进口道车速、各路段车辆数，对所建立的交通诱导与信号控制协同PARAMICS仿真 模型的交通发生吸引量矩阵进行标定。
[0033] S4,测试多组诱导策略参数，输出系统运行状况指标：经过S3的发生吸引量矩阵 标定，S2中所建立的交通诱导与信号控制协同PARAMICS仿真模型已经能够模拟当前交通 运行状况，设置PARAMICS软件，使其在运行仿真模型后能够输出系统运行状况指标。设置 诱导更新频率由30秒/次逐步变化到不更新，设置使用诱导用户百分比由25%逐步变化到 100 %，测试可行的诱导策略参数组合，运行仿真，输出系统运行状况指标，进行多次仿真， 并保存各自仿真所输出的系统运行状况指标。
[0034] S5,决策分析：对各次仿真得到的系统运行状况指标进行比较，选择其中最佳的诱 导策略参数。
[0035] 如表1所示，在当前交通状况以及信号控制条件下，与当前信号控制相协同的最 优诱导策略是每10秒更新一次诱导信息，且仅向75%的用户发布。
[0036] 表 1
[0037]
【权利要求】
1. 一种城市交通诱导与信号控制的协同方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，采集实时交通流信息及实时信号控制信息，包括目标路网道路信息、各路段实 时交通流信息和各交叉口信号控制参数； 步骤2,基于城市路网建立交通诱导与信号控制协同的PARAMICS仿真模型，并根据步 骤1的相关信息设置仿真模型的参数； 步骤3,根据步骤1中采集得到的实时交通流信息，对所建立的交通诱导与信号控制协 同PARAMICS仿真模型的交通发生吸引量矩阵进行标定； 步骤4,接收PARAMICS仿真模型的诱导策略参数，运行仿真，输出系统运行状况指标； 改变诱导策略参数，重复上述仿真和输出步骤，进行多次仿真，保存各自仿真所输出的系统 运行状况指标； 步骤5,比较各次仿真得到的系统运行状况指标，选择其中最佳的诱导策略参数，将其 应用于交通诱导与信号控制系统，向用户发送最优诱导策略。
2. 根据权利要求1所述的城市交通诱导与信号控制的协同方法，其特征在于： 所述目标路网道路信息包括路段车道数和路段连接信息；所述各路段实时交通流量包 括各路段进口道交通流量、进口道车速和各路段车辆数；所述各交叉口信号控制参数包括 信号灯周期时长、信号灯相位相序和信号灯各相位绿灯时间。
3. 根据权利要求1所述的城市交通诱导与信号控制的协同方法，其特征在于： 所述诱导策略参数包括诱导更新频率和使用诱导用户百分比，所述系统运行状态指标 包括系统总行程时间。
4. 一种城市交通诱导与信号控制的协同系统，其特征在于，包括如下模块： 在线数据采集和存储模块，用于采集实时交通流信息及实时信号控制信息，包括目标 路网道路信息、各路段实时交通流信息和各交叉口信号控制参数； PARAMICS仿真分析模块，用以基于城市路网建立交通诱导与信号控制协同的 PARAMICS仿真模型，并根据实时交通流信息及实时信号控制信息设置仿真模型的参数； 根据采集得到的实时交通流信息，对所建立的交通诱导与信号控制协同PARAMICS仿 真模型的交通发生吸引量矩阵进行标定； 接收PARAMICS仿真模型的诱导策略参数，运行仿真，输出系统运行状况指标；改变诱 导策略参数，重复上述仿真和输出步骤，进行多次仿真，保存各自仿真所输出的系统运行状 况指标； 策略选择与控制模块，用于比较各次仿真得到的系统运行状况指标，选择其中最佳的 诱导策略参数，将其应用于交通诱导与信号控制系统，向用户发送最优诱导策略。
【文档编号】G08G1/08GK104157151SQ201410266162
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】刘攀, 俞灏, 罗旭江, 郭延永, 杨博 申请人:东南大学