一种考虑合流流线相容的交叉口信号控制方案生成方法与流程

本发明涉及交通工程和交通信号控制领域，具体地指一种考虑合流流线相容的交叉口信号控制方案生成方法。技术背景现阶段城市道路交叉口信号控制方式种类很多，包括定时式、感应式、自适应信号控制，更新过程均只是对信号控制相位配时进行改进和优化，对于信号控制方案则采用的是传统流线组合相位方案，仅将流线的分流关系和对向关系作为相容关系，由此信号相位流线组合只考虑了互为这两种相容关系的流线组合。然而实际交叉口中，流线的相容关系并不仅仅只有分流相容和对向相容，还存在合流相容关系。仅仅考虑流线的分流关系和对向关系作为相容关系，相位流线组合情况由此减少，致使可行相位组合方案数不全，由此不能完全保证所采用控制相位组合方案为最优信号控制相位方案，方案选取不当进而影响整体控制方案效果。技术实现要素：本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种考虑合流流线相容的交叉口信号控制方案生成方法，该方法相比现有的一些控制方法能够进一步优化信号相位控制方案，在保障车辆安全通过交叉口的前提下提升交叉口通行效率。为了实现上述目的，本发明所设计的一种考虑合流流线相容的交叉口信号控制方案生成方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.获取交叉口流线车道布局，判断互为合流相容关系：当两互为合流关系的流线所占交叉口进口车道数与出口车道数满足条件即为合流相容关系，其中，表示流线a、流线b所对应的进口车道数；表示流线a和流线b所对应的出口车道数；s2.确定流线相容组：根据对向相容、分流相容和合流相容确定交叉口所有流线相容组合；s3.每一流线相容组均作为一信号相位，并将所有信号相位进行随机抽样排列；s4.选取步骤s3中可行相位组合方案；s5.将步骤s4中可行相位组合方案结合优化信号配时模型选取最优控制方案。进一步地，所述步骤s4中选取可行相位应满足以下条件：①相位组合必须包含交叉口所有流线；②同一流线占用多个相位时，这些个相位必须为相邻相位。更进一步地，步骤s5还结合有优先原则，如公交优先、应急车辆优先，可对其他不满足优先规则的可行相位组合方案进行剔除，仅对满足条件的可行控制方案进行优化配时，再进行对比选取最优控制方案。本发明的优点在于：将流线的合流关系进行细分，增设流线合流相容组合，通过考虑流线的合流相容关系，能够大大提升交叉口信号控制相位的流线组合形式，由此也增加了交叉口信号控制的相位方案数。交叉口信号控制的可用相位方案数的增多，将使控制方案与交通流线车辆的随机到达特性更加匹配，从而一定程度上也进一步优化了交叉口信号控制。附图说明图1为本发明一种考虑合流流线相容的交叉口信号控制方案生成方法流程图；图2为本发明中一种合流关系流线的相容性示意图；图3为本发明中另一种合流关系流线的相容性示意图；图4为本发明中两合流流线为冲突关系示意图；图5为本发明实例中交叉口车道布局图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：交叉口流线的相容关系指的是不存在冲突点的两流线关系。然后根据两流线所处位置可将流线相容关系进一步细分，可分为对向相容、分流相容、合流相容，对向相容即是位于两对向进口且不存在冲突区域的两流线关系，分流相容则为交叉口位于同一进口的两流线关系，而对于流线的合流相容而言，并不是所有互为合流关系的两流线均为相容关系，两合流关系流线是否相容取决于流线所对应的车道数总和与对应交叉口出口车道数的关系，根据不同关系判断合流关系的两流线是否相容。图1所示的一种考虑合流流线相容的交叉口信号控制方案生成方法，该方法包括以下几个步骤s1.首先获取交叉口流线车道布局，判断互为合流相容关系：对于流线合流关系指的是相邻两进口的流线汇入至同一交叉口出口的两流线关系，现阶段研究以及实际应用当中，流线的合流关系被视为冲突关系，但本发明将流线的合流关系细化，假定交叉口车辆均按行驶规则通过交叉口，即让行和禁止变道。当两互为合流关系的流线所占交叉口进口车道数与出口车道数相匹配时，即可将两流线合流关系视为相容关系，否则为冲突关系。如图2和图3所示，均为两流线合流关系为合流相容关系。如4所示为两流线合流关系为冲突关系，其中f点为冲突点。所谓的两合流关系流线所占交叉口进口车道数与出口车道数相匹配，即其中，表示流线a、b所对应的进口车道数；表示流线a和流线b所对应的出口车道数。s2.确定流线相容组：根据对向相容、分流相容和合流相容确定交叉口所有流线相容组合；s3.确定好所有流线之间的相容关系后，得到所有的流线相容组，将每一流线相容组作为一信号相位，对所有信号相位进行随机抽样排列，再依据交叉口信号控制相位方案的设置要求，生成一系列的信号控制相位组合方案。s4.根据以下条件选取步骤s3中可行相位组合方案：①相位组合必须包含交叉口所有流线；②同一流线占用多个相位时，这些个相位必须为相邻相位。s5.将步骤s4中可行相位组合方案结合优化信号配时模型和优先原则选取最优控制方案。本发明以图5中的交叉口为示例进行说明，图中采用右行制，故图中将右转流线略去。将交叉口所有流线采用σj表示，则有流线σ1,σ2,σ3,σ4,σ5,σ6,σ7,σ8分别代表东左、东直、北左、北直、西左、西直、南左、南直行方向的交通流线。首先确定流线合流关系组，分别有σ1与σ4、σ2与σ7、σ3与σ6、σ5与σ8总共四组，分别判断两合流关系流线所占交叉口进口车道数与出口车道数是否匹配，结果发现相匹配的有σ1与σ4、σ3与σ6、σ5与σ8三组，由此可以说明合流关系流线σ1与σ4合流相容，σ3与σ6合流相容，σ5与σ8合流相容，而σ2与σ7不相容。再者根据交叉口流线相容性定义，确定每一流线所对应的相容流线，见表1。表1由表1中流线的相容关系，可以得到流线相容关系组合，采用am(m∈n+)表示，具体表示见表2。表2对向相容组合分流相容组合合流相容组合a1＝{σ1,σ5}a5＝{σ1,σ2}a9＝{σ1,σ4}a2＝{σ2,σ6}a6＝{σ3,σ4}--a3＝{σ3,σ7}a7＝{σ5,σ6}a10＝{σ3,σ6}a4＝{σ4,σ8}a8＝{σ7,σ8}a11＝{σ5,σ8}确定好所有流线相容组合后，将每一组合作为一个相位，示例所对应的交叉口可行相位流线组合有11个，利用matlab将这11个相位流线组合进行随机抽样并排列，从而得到一个一系列组合构成的大集合，所有交叉口信号控制相位组合即是这个集合的子集，这子集必须满足交叉口信号控制相位组合的设置要求。所谓交叉口信号控制相位组合的设置要求即必须满足两个条件：①相位组合必须包含交叉口所有流线；②同一流线占用多个相位时，这些个相位必须为相邻相位。按照交叉口信号控制相位组合设置条件，得到交叉口信号控制相位方案，由于控制相位方案众多，且版面受限，故不能一一列出，为了方便说明本发明仅列出部分控制相位方案，见表3。确定好所有信号控制相位方案之后，最后根据流线优先权、流线车辆排队长度、特殊车辆优先通行等等优先规则，并结合最优信号配时选取最优控制方案，由此得到一种考虑合流流线相容的交叉口信号控制方案生成方法。表3当前第1页12