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专利号: 2013104558116
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于车联网的交叉口信号灯绿信比调节方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤一,车辆GPS道路修正及道路平均速度计算步骤S10,监控中心在GIS地图中获取车辆在t时刻GPS点的经纬度坐标;

步骤S11,预设查找范围为以GPS点为圆心,半径r为18m的道路区域;

步骤S12,在步骤S10设置的查找范围内查找道路:若道路条数大于1,则执行步骤S13;若道路条数为0,则执行步骤S14;若道路条数为1,则执行步骤S15;

步骤S13,将查找半径r缩小1m,若半径r小于0则获取车辆t+1时刻的GPS点的经纬度坐标,返回步骤S11,否则返回步骤S12;

步骤S14,将查找半径r扩大1m,若半径r大于40m则获取车辆t+1时刻的GPS点的经纬度坐标,返回步骤S11,否则返回步骤S12;

步骤S15,得到唯一道路对象,即为该车辆当前的所在的道路;

步骤S16,对所有车辆执行步骤S10至S15,得到每个车辆当前所在道路;

步骤S17,根据下式计算道路上同一方向的车辆平均行车速度v(t): (式1)

在式2中,vcid(t)是车辆当前道路t时刻第cid辆车的速度;cnum为该条道路上同一方向t时刻时车辆总数;v(t)是当前道路t时刻的平均速度;

步骤二,建立平均车速估计模型:

ym

步骤S20,记一个道路Y在t时刻驶向道路交叉口方向的平均速度为v ,有n条旁道与道路Y相连接,这些旁道分别为:X1,X2...Xn,根据步骤一可得到在t时刻这些旁道的平均速x1m x2m xnm度分别为v ,v ...v ,这些平均速度的方向为旁道驶向道路Y的方向,或由道路Y驶向旁道的方向;则有如下线性关系:ym= 1 x1m x2m xkm

v β0+βv +β2v +...+βkv +εm (式2)式中,β0、β1、...βk为常数,εm为随机误差;

步骤S21,将b0、b1、...bk分别作为β0、β1、...βk的拟合值,可得到式3的回归方程: (式3)

式中,b0为常数,b0、b1、...bk为偏回归系数;

步骤S22,根据最小二乘法可得:

(式4)

式中,Q为离差平方和,代表了 和vym两组数据的逼近程度;

步骤S23,将式3代入式4中并根据求解极值的条件进行展开可得式5: (式5)

对式5进一步整理可得:Ab=Y;

T T

A=VXVX,B=VXVY;

对上述方程求解,可得到:

-1 T T

b=A B=(VXVX)VXVY (式6)求解式6,可得到b0、b1、...bk的值;将b0、b1、...bk代入式3,可求得道路Y的平均速度 进而计算出道路Y的车辆到达率 此处L的取值为道路Y距离道路交叉口100~150m的距离;

步骤S24,在道路同一方向距离交叉路口50m的每个车道上均设置地感线圈,获取一段时间Tk内各个车道经过地感线圈的车辆个数Ck,k代表车道,取值为1,2,3;则道路Y的单个车道在一段时间内的车辆到达率可表示为步骤三,建立单交叉路口信号灯六相位控制系统模型步骤S30,建立单交叉路口六相位信号灯控制模型,其中第一相位表示东西方向直行车道车辆通行,第二相位表示东西方向左转车道车辆通行,第三相位表示东西方向右转车道车辆通行,第四相位表示南北方向直行车道车辆通行,第五相位表示南北方向左转车道车辆通行,第六相位表示南北方向右转车道车辆通行;

步骤S31,记一个周期T为六个相位持续的总时间,分别按照步骤二的方法计算交叉路口在一个周期内第i个相位第j方向第k车道的车辆到达率qijk,在计算qijk时,Ck为该车道k在一个周期T内非通行状态下的时间中所有通过地感线圈的车辆数;则一个周期内第i个相位第j个方向第k个车道的车辆到达数sin为:sin=qijk.ti (式7)式中,ti指一个周期内一个相位的时间长度;

i取1~6,分别表示交叉路口一个周期内的第一至第六相位;

j取1~4,分别表示交叉路口东、西、南、北方向;

k取1~3,分别表示交叉路口每条道路上的左转车道、直行车道和右转车道;

步骤S32,计算第j个方向、第k个车道的车辆平均离开率ujk,其计算方法如下式:ujk=Ljk/v' (式8)其中,Ljk为第j个方向、第k个车道所对应交叉路口的长度,v'为交叉路口车辆的行驶速度,取10~20km/h;

计算一个周期内第i个相位、第j个方向、第k个车道可能驶离路口的车辆数为:sout=pijk.ujk.ti (式9)式中,pijk指i个相位、第j个方向、第k个车道车辆放行率,如果第i个相位时,第j个方向,第k个车道的车辆放行,则pijk取1,否则取0,ti指一个周期内一个相位的时间长度;

l

步骤S33,记sijk表示第l个周期、第i个相位、第j个方向、第k个车道滞留的车辆数,则有: (式10)

式中,i=1,2,3,4,5,6;j=1,2,3,4;k=1,2,3;

则第l个周期末交叉路口总的滞留车辆数可表示为:步骤S34,为了使交叉路口流通能力最大,即要求交叉路口滞留车辆数最小,即:,且

需满足:

e≤ti≤T-(m-1)e和t1+t2+t3+t4+t5+t6=T其中(i=1,2,…,m),6个相位的持续时间分别记为:t1、t2、t3、t4、t5、t6,e为最短绿灯时间;

步骤四,利用粒子群算法求解,得到t1、t2、t3、t4、t5、t6,即为各相位绿灯持续时间。