CN111127881B - 一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法及*** - Google Patents

一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法及*** Download PDF

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CN111127881B CN201911296791.6A CN201911296791A CN111127881B CN 111127881 B CN111127881 B CN 111127881B CN 201911296791 A CN201911296791 A CN 201911296791A CN 111127881 B CN111127881 B CN 111127881B
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Abstract

本发明公开了一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法及***，包括：获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括关联交通流；获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制；实现了区域信号防溢出的自适应控制，缓解路网运行压力。

Description

一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法及***
技术领域
本发明涉及城市智能交通控制技术领域，尤其涉及一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法及***。
背景技术
近年来，城市机动车保有量的逐年增加导致城市现有路网面临巨大的运行压力，特别是高峰期部分路段因不当的信号控制导致内部滞留过多车辆，产生溢出风险。如若最终发生车辆在交叉口内部的溢出，则会造成路口绿灯损失和死锁，不及时处理则会引发临近区域的连锁反应，导致区域交通***多米诺式的崩溃。目前世界上应用最为广泛的区域交通信号控制***是英国的TRANSYT***、SCOOT***以及澳大利亚的SCATS***；
以上***和应用方法在解决区域交通信号控制问题中，由于协调联动控制与溢出控制分属两个隔离的体系，在协调联动控制出现溢出问题或风险时切换为溢出控制模式或进行简单的溢出控制措施，存在溢出实时管控路口孤立或经验控制问题，难以从全局层面上获得均衡控制方案。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法及***，实现了区域信号防溢出的自适应控制，缓解路网运行压力。
本发明提出的一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法，包括：
获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括关联交通流；
获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制。
进一步地，在获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi中，包括：
获取相邻检测区域中的车辆数据，所述车辆数据包括车速v和车辆空间占有率occ；
根据路面车辆的拥堵状态，预先将路面交通运行划分畅通、缓行和拥堵状态，所述路段溢出阀值包括畅通状态下的车速阀值vh、车辆空间占有率阀值occh，以及缓行状态下的车速阀值vy、车辆空间占有率阀值occy；
将各自检测区域中的车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，得到各自检测区域中路面交通运行状态；
将所得到的相邻检测区域中的路面交通运行状态进行组合，得到当前时刻的路段溢出状态等级soi中。
进一步地，在确定所述控制区域上的检测区域中，包括：
以路段起始位置为起点，向车辆行进方向延伸R1米，得到第一检测区域；
以第一检测区域的终点作为起点，向车辆行进方向延伸R2米，得到第二检测区域；
第一检测区域和第二检测区域作为相邻两检测区域，分别获取相邻两检测区域中的路段属性参数。
进一步地，所述路段属性参数包括驶入节点Oi、驶出节点Di和关联交通流RFi，关联交通流RFj包括上游交通流集合
Figure BDA0002320780040000031
下游交通流集合
Figure BDA0002320780040000032
和衔接交通流集合
Figure BDA0002320780040000033
所述节点属性参数包括路网内部进***通流Fj，i为路段，j为节点编号。
进一步地，在根据路段溢出状态等级soi，构建基于路段属性参数的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型中，包括：
获取路网内部进***通流Fj，in的控制变量，控制变量包括拥堵控制变量csf和溢出控制变量ssf；
根据控制变量计算路网内部进***通流f在区域防溢出控制下分别对上游路面交通运行的缓解量clf和对下游路面交通运行的缓解量slf，f∈Fj，in；
根据控制变量获取路段i的交通运行状态改变量soci；
对各个路段的交通运行状态改变量soci求和，获取第一均衡目标函数，所述第一均衡目标函数为第一优先级目标函数；
将各个路段的控制变量求和，获取第二均衡目标函数，第二均衡目标函数为第二优先级目标函数。
第一均衡目标函数和第二均衡目标函数组合，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型。
进一步地，在根据控制变量获取路段i的交通运行状态改变量soci中，包括：
设置控制变量的约束条件，csf+ssf≤1；
获取进***通流f对上游路面交通运行的影响性能λf和下游路面交通运行的影响性能ηf；
通过以下公式计算soci，soci≥0：
Figure BDA0002320780040000041
clf＝λf×(csf-ssf)；
slf＝ηf×(ssf-csf)；
设置下游交通流集合
Figure BDA0002320780040000042
溢出状态的约束条件：
soi×(soi-soci)≥0；
Figure BDA0002320780040000043
进一步地，所述第一均衡目标函数为
Figure BDA0002320780040000044
其中，obj1为***总体溢出状态，soci为路段i的交通运行状态改变量。
所述第二均衡目标函数为：
Figure BDA0002320780040000045
其中，obj2表示***路网内部进***通流Fj，in的控制变量的总和，csj，f表示节点编号j内部交通流f的拥堵控制变量，为ssj，f为节点编号j内部交通流f的溢出控制变量。
一种区域防溢出的交通信号控制博弈***，包括确认获取模块、获取比较模块、构建模块、控制调整模块；
确认获取模块用于获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括关联交通流；
获取比较模块用于获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
构建模块用于根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
控制调整模块用于根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制。
一种计算机可读储存介质，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括关联交通流；
获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制。
本发明提供的一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法及***的优点在于：本发明结构中提供的一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法及***，基于实际路网的拓扑结构构建出关联交通流，关联交通流提供溢出控制关系和状态指标，以路网中所有的进***通流为基本控制单元，构建了区域防溢出交通信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型，可通过数学规划方法精确求解较优控制策略；提出基于溢出管控的策略博弈、路口控制策略实现和区域协调的多级技术解决路线，在各个层面上解决理论与实际的结合问题；解决了现有交通调节方法中溢出实时管控路口孤立或经验控制问题；实现了区域信号防溢出的自适应控制，缓解路网运行压力，避免了死锁和大量人力投入，降低了路段的溢出风险。
附图说明
图1为本发明一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法的步骤示意图；
图2为路段上检测区域的示意图；
图3为检测区域中路网的结构示意图；
图4为节点和路段构成的路网拓扑结构示意图；
图5为相邻节点属性的内部渠化示意图；
图6为本发明一种区域防溢出的交通信号控制博弈***的流程示意图；
其中，1-确认获取模块，2-获取比较模块，3-构建模块，4-控制调整模块。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
在区域防溢出信号控制中，节点内部进***通流的控制策略作为调节手段，出***通流的溢出状态作为控制依据和评价指标，全部博弈要素如下：
(1)参与者：节点内部进***通流f；
(2)策略：饱和度控制策略，即包括无控制、拥堵控制和溢出控制，即拥堵控制变量csf和溢出控制量ssf的组合结果；
(3)得失：进***通流的拥堵改变值clf和溢出改变值slf，即进***通流f在区域防溢出控制下分别对上游路面交通运行的缓解量clf和对下游路面交通运行的缓解量slf；
(4)博弈结果：所有路段交通运行状态改变量soci；
(5)均衡：整体溢出态势的***均衡，即第一均衡目标函数和第二均衡目标函数；
对以上博弈要素进行加权，得到基于博弈体系的交通信号控制，以路网运行压力，实现区域信号防溢出的自适应控制；具体博弈建模和控制过程如下：
参照图1至5所示，本发明提出的一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法，包括步骤S100至S400：
S100：获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括关联交通流；
所述路段属性参数包括驶入节点Oi、驶出节点Di和关联交通流RFi，关联交通流RFi包括上游交通流集合
Figure BDA0002320780040000071
下游交通流集合
Figure BDA0002320780040000072
和衔接交通流集合
Figure BDA0002320780040000073
i为路段，j为节点编号，
Figure BDA0002320780040000074
表示为节点Oi内部流向路段i的交通流，
Figure BDA0002320780040000075
表示节点Di内部驶出路段i的交通流，
Figure BDA0002320780040000076
表示节点Oi内部驶入路段i的交通流。所述节点属性参数包括路网内部进***通流Fj。
S200：获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
在一个大的区域路段上设置两相邻检测区域，通过车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，得到如表1所示的相邻两检测区域各自的区域交通流状态，将两区域的区域交通流状态组合，以两相邻检测区域的溢出结果确定整个区域路段的溢出状态，然后根据交通状态连续性原则进出口溢出状态进行判定。
S300：根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
路段的溢出状态受到流向路段和驶出路段交通流的影响，调节一组关联交通流的上游交通流
Figure BDA0002320780040000077
和下游交通流
Figure BDA0002320780040000078
的通行权分配，可以改变其衔接交通流
Figure BDA0002320780040000079
的状态。但是对于一个区域，一个关联交通流的上游交通流可以是另一个关联交通流的下游交通流，孤立的改善一组关联交通流衔接路段的溢出状态，可能会导致其他路段的状态恶化，因此我们可以将区域防溢出交通信号控制视作一个完全信息的静态合作博弈，以博弈论指导建模。
S400：根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制。
路口内部各转向的通行权分配策略分为无控制、溢出控制和拥堵控制三类。
在求解获得区域所有交通流的通行权分配策略后，区域控制就退化成路口控制问题，只需根据实际的控制目的通过路口可实现的控制手段来落实控制策略和进一步的协调控制，就实现了预定的区域防溢出交通信号控制，缓解路网内部的交通压力。
可采用常规的溢出、拥堵控制手段实现控制策略，如拥堵控制策略采用增加对应通道的绿灯放行时间、***相位等方式，溢出控制策略采用减少对应通道的绿灯放行时间、跳过相位等方式。
根据步骤S100至S400可知，利用博弈指导关联交通流间的通行权分配策略，以区域内部路段溢出状态等级soi，构建均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型，求解获得路网内部最优关联交通流间的通行权分配控制策略；最后以单点与协调信号控制优化技术实现策略目的。通过本发明能实现区域信号防溢出的自适应控制，缓解路网运行压力，避免了死锁和大量人力投入，降低了路段的溢出风险。
进一步地，在步骤S100：确定所述控制区域上的检测区域中，包括步骤S101至S103：
S101：以路段起始位置为起点，向车辆行进方向延伸R1米，得到第一检测区域；
S102：以第一检测区域的终点作为起点，向车辆行进方向延伸R2米，得到第二检测区域；
R1和R2可根据实际路段情况设置，一般R1和R2可设置50m。
S103：第一检测区域和第二检测区域作为相邻两检测区域，分别获取相邻两检测区域中的路段属性参数。
利用视频、微波等检测设备，对检测区域内车辆运行状态进行持续性的检测，根据设定的检测间隔获得车速v和车辆空间占有率occ；
通过步骤S101至S103，根据现有路口设置的摄像头或另设的视频等设备，对检测区域中的车辆运行状态进行检测，得到对应的路段属性参数。
进一步地，在步骤S200：获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi中，包括步骤S201至S204：
S201：获取相邻检测区域中的车辆数据，所述车辆数据包括车速v和车辆空间占有率occ；
S202：根据路面车辆的拥堵状态，预先将路面交通运行划分畅通、缓行和拥堵状态，所述路段溢出阀值包括畅通状态下的车速阀值vh、车辆空间占有率阀值occh，以及缓行状态下的车速阀值vy、车辆空间占有率阀值occy；vh＞vy，occh＜occy。
S203：将各自检测区域中的车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，得到各自检测区域中路面交通运行状态；
当v≥vh或occ≤occh，则当前检测区域中的路面交通运行状态处于畅通状态；当vy≤v＜vh或occh＜occ≤occy时，则当前检测区域中的路面交通运行状态处于缓行状态，当v＜vy或occ＞occy时，则当前检测区域中的路面交通运行状态处于溢出状态，将同一检测区域中的车速v和车辆空间占有率occ均作为路面交通运行状态的指标，则将两者结合后，路面交通运行状态对应如下表1所示：
表1
Figure BDA0002320780040000101
S204：将所得到的相邻检测区域中的路面交通运行状态进行组合，得到当前时刻的路段溢出状态等级soi中。
将两检测区域中的路面交通运行状态进行组合，得到如表2所示的对应关系；表2中的溢出状态对应表3中的溢出等级。
表2
Figure BDA0002320780040000102
表3
路段溢出状态 状态等级so<sub>i</sub>
无溢出 0
溢出风险 1
溢出预警 2
溢出发生 3
因此从表1至3可以得出当前路面交通运行的路段溢出状态等级soi。
进一步地，在步骤S300：根据路段溢出状态等级soi，构建基于路段属性参数的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型中，包括：
S301：获取路网内部进***通流Fj，in的控制变量，控制变量包括拥堵控制变量csf和溢出控制变量ssf；csf与ssf均为0-1的变量。
设置控制变量的约束条件，csf+ssf≤1；
拥堵控制变量csf和溢出控制变量ssf均取值0至1，0表示不选择该控制变量，1表示选择该控制变量。因此拥堵控制变量csf和溢出控制变量ssf的组合方式(csf,ssf)有(0,0)、(0,1)和(1,0)。
S302：根据控制变量计算进***通流f在区域防溢出控制下分别对上游路面交通运行的缓解量clf和对下游路面交通运行的缓解量slf，f∈Fj，in；
clf和slf是进***通流f在对应控制变量csf或ssf的影响下分别对上游路段和下游路段状态的缓解量。
S303：根据控制变量获取路段i的交通运行状态改变量soci；
通过以下公式计算并约束soci，soci≥0：
Figure BDA0002320780040000111
clf＝λf×(csf-ssf)；
slf＝ηf×(ssf-csf)；
soci是由控制变量csf或ssf决定的路段i的状态改变量。
λf为进***通流f对上游路面交通运行的影响性能，λf取值为[0,1]，ηf为进***通流f对下游路面交通运行的影响性能，ηf取值为[0,1]。
设置下游交通流集合
Figure BDA0002320780040000112
溢出状态的约束条件：
soi×(soi-soci)≥0；
Figure BDA0002320780040000121
S304：对各个路段的交通运行状态改变量soci求和，获取第一均衡目标函数，所述第一均衡目标函数为第一优先级目标函数；
所述第一均衡目标函数为
Figure BDA0002320780040000122
其中，obj1为***总体溢出状态，soci为路段i的交通运行状态改变量。
S305：将各个路段的控制变量求和，获取第二均衡目标函数，第二均衡目标函数为第二优先级目标函数。
所述第二均衡目标函数为：
Figure BDA0002320780040000123
其中，obj2表示***路网内部进***通流Fj，in的控制变量的总和，csj，f表示节点编号j内部交通流f的拥堵控制变量，为ssj，f为节点编号j内部交通流f的溢出控制变量。
S306：第一均衡目标函数和第二均衡目标函数组合，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型。
在第一均衡目标函数和第二均衡目标函数组合中，以确保第一均衡目标函数最优的前提下，实现第二均衡目标函数。
通过第一均衡目标函数和第二均衡目标函数得到路网内部进***通流Fj的通行权分配策略，基于得到的溢出控制或拥堵控制实现路口控制。
通过步骤S301至S306，构建了混合整数线性规划模型，可通过数学规划建模求解工具求得最优解，求解工具如gurobi和cplex等。
如图2至5所示，以一具体区域信号实时控制为例，对交通信号控制的区域防溢出控制进行详细说明，包括步骤S001至S005。
S001：生成控制区域的拓扑结构和所有关联交通流；
如图2所示，在路段上设置两相邻检测区域，检测区域1从路段起始位置开始向车辆行进方向延伸50m，检测区域2从检测区域1结束位置开始向车辆行进方向再延伸50m，或者根据实际路段情况设置检测区域范围。
以交叉路口和路网间非路口的信号控制点位，将区域路网中除快速路外的所有道路以路口和信号控制点位分割成具备方向的路段，路口和信号控制点位作为路网节点。以图3区域内的路网为例，其拓扑结构由节点和路段构成，如图4所示。
图4中的部分路段属性参数如下：
路段编号i 驶入节点O<sub>i</sub> 驶出节点D<sub>i</sub> 关联交通流RF<sub>i</sub>
L1 - N1 RF<sub>1</sub>
L2 N1 - RF<sub>2</sub>
L3 N1 N5 RF<sub>3</sub>
L4 N5 N1 RF<sub>4</sub>
… … … …
内部节点属性参数如下：
节点编号j 进***通流F<sub>j，in</sub> 出***通流F<sub>j，out</sub>
N1 NS，NL，ES，EL，SS，SL，WS，WL NE，EE，SE，WE
N2 NS，NL，ES，EL，SS，SL，WS，WL NE，EE，SE，WE
N3 ES.WS EE.WE
N4 NS，NL，ES，EL，SS，SL，WS，WL NE，EE，SE，WE
… … …
以图6中的相邻节点内部渠划为例，关联交通流RFi：
Figure BDA0002320780040000131
中的元素为
Figure BDA0002320780040000132
和
Figure BDA0002320780040000133
Figure BDA0002320780040000134
为
Figure BDA0002320780040000135
Figure BDA0002320780040000136
中的元素为
Figure BDA0002320780040000137
和
Figure BDA0002320780040000138
关联交通流RFi+1：
Figure BDA0002320780040000139
中的元素为
Figure BDA00023207800400001310
和
Figure BDA00023207800400001311
Figure BDA00023207800400001312
为
Figure BDA00023207800400001313
Figure BDA00023207800400001314
中的元素为
Figure BDA00023207800400001315
和
Figure BDA00023207800400001316
S002：确定路段溢出检测区域并获取交通检测数据。在控制区域范围内所有路段或存在溢出风险的路段上游设置两个相邻的检测区域，并确定两个检测区域合理的检测范围，如图2所示。实例中我们选择视频检测器对检测区域内的平均车速v和占有率occ进行统计，为满足实时管控的要求，检测间隔设置为10s。
S003：获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
S004：根据路段溢出状态等级soi，构建基于路段属性参数的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
(1)确定模型变量；
以λf和ηf作为进***通流f对上游路段和下游路段的影响能力，受临近几个周期交通强度和路段长度影响，λf或ηf等于0，表示该交通流对上游或下游路段无影响能力，λf或ηf等于1表示该交通流对上游或下游路段存在影响能力。
(2)确定模型变量csf、ssf、clf、slf和soci；
(3)建立约束；
控制变量的互斥约束：csf+ssf≤1；
关联交通流对上游路段状态的缓解量，在上游影响能力λf为1时，拥堵控制起正面作用，溢出控制起负面作用：
clf＝λf×(csf-ssf)
关联交通流对下游路段状态的缓解量，在下游影响能力ηf为1时，拥堵控制起负面作用，溢出控制起正面作用：
slf＝ηf×(ssf-csf)
路段溢出状态受关联交通流中上下游交通流的影响：
Figure BDA0002320780040000151
溢出状态非负约束：
soi≥0
为保证出口状态不至于恶化，出***通流的溢出状态改善量非负：
soi×(soi-soci)≥0；
溢出发生约束：
Figure BDA0002320780040000152
(5)构建均衡目标函数。模型采用***均衡作为优化目标，同时避免控制变量的滥用，尽量减少控制交通流的数量，设置两个优先级不同的目标函数。
第一优先级目标函数：
Figure BDA0002320780040000153
其中，obj1为***总体溢出状态，soci为路段i的交通运行状态改变量；
第二优先级目标函数：
Figure BDA0002320780040000154
其中，obj2表示***路网内部进***通流Fj，in的控制变量的总和，csj，f表示节点编号j内部交通流f的拥堵控制变量，为ssj，f为节点编号j内部交通流f的溢出控制变量。
S005：路口控制实现。通过模型求解区域控制退化成路口控制问题，可采用常规的溢出、拥堵控制手段实现控制策略，如拥堵控制策略采用增加对应通道的绿灯放行时间、***相位等方式，溢出控制策略采用减少对应通道的绿灯放行时间、跳过相位等方式。
本发明根据溢出路段上下游的相关交通流作用规律，基于实际路网的拓扑结构构建出关联交通流；关联交通流提供溢出控制关系和状态指标，以路网中所有的进***通流为基本控制单元，构建了区域防溢出交通信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型，可通过数学规划方法精确求解较优控制策略；提出基于溢出管控的策略博弈、路口控制策略实现和区域协调的多级技术解决路线，在各个层面上解决理论与实际的结合问题。
本发明解决了现有交通调节方法中溢出实时管控路口孤立或经验控制问题，研究了适应区域实时管控和信号优化两种模式的区域防溢出交通信号控制优化技术方法，并提出了策略优化-路口优化-协调优化的多级区域协调控制优化技术路线，综合多种方法解决协调优化问题建模复杂的问题，并提出了区域协调控制优化问题的多级技术解决路线，在优化问题建模和技术落地上较大程度地降低了难度。
一种区域防溢出的交通信号控制博弈***，包括确认获取模块1、获取比较模块2、构建模块3、控制调整模块4；
确认获取模块1用于获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括关联交通流；
获取比较模块2用于获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
构建模块3用于根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
控制调整模块4用于根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制。
一种计算机可读储存介质，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括关联交通流；
获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种区域防溢出的交通信号控制博弈方法，其特征在于，包括：
获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括驶入节点Oi、驶出节点Di和关联交通流RFi，关联交通流RFi包括上游交通流集合
Figure FDA0002740244680000011
下游交通流集合
Figure FDA0002740244680000012
和衔接交通流
Figure FDA0002740244680000013
所述节点属性参数包括路网内部交通流Fj，i为路段，j为节点编号；
获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制；
在根据路段溢出状态等级soi，构建基于路段属性参数的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型中，包括：
获取路网内部进***通流Fj，in的控制变量，控制变量包括拥堵控制变量csf和溢出控制变量ssf；
根据控制变量计算进***通流f在区域防溢出控制下分别对上游路面交通运行的缓解量clf和对下游路面交通运行的缓解量slf，f∈Fj，in；
根据控制变量获取路段i的交通运行状态改变量soci；
对各个路段的交通运行状态改变量soci求和，获取第一均衡目标函数，所述第一均衡目标函数为第一优先级目标函数；
将各个路段的控制变量求和，获取第二均衡目标函数，第二均衡目标函数为第二优先级目标函数；
第一均衡目标函数和第二均衡目标函数组合，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型。
2.根据权利要求1所述的区域防溢出的交通信号控制博弈方法，其特征在于，在获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi中，包括：
获取相邻检测区域中的车辆数据，所述车辆数据包括车速v和车辆空间占有率occ；
根据路面车辆的拥堵状态，预先将路面交通运行划分畅通、缓行和拥堵状态，所述路段溢出阀值包括畅通状态下的车速阀值vh、车辆空间占有率阀值occh，以及缓行状态下的车速阀值vy、车辆空间占有率阀值occy；
将各自检测区域中的车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，得到各自检测区域中路面交通运行状态；
将所得到的相邻检测区域中的路面交通运行状态进行组合，得到当前时刻的路段溢出状态等级soi中。
3.根据权利要求2所述的区域防溢出的交通信号控制博弈方法，其特征在于，在确定所述控制区域上的检测区域中，包括：
以路段起始位置为起点，向车辆行进方向延伸R1米，得到第一检测区域；
以第一检测区域的终点作为起点，向车辆行进方向延伸R2米，得到第二检测区域；
第一检测区域和第二检测区域作为相邻两检测区域，分别获取相邻两检测区域中的路段属性参数。
4.根据权利要求1所述的区域防溢出的交通信号控制博弈方法，其特征在于，在根据控制变量获取路段i的交通运行状态改变量soci中，包括：
设置控制变量的约束条件，csf+ssf≤1；
获取进***通流f对上游路面交通运行的影响性能λf和下游路面交通运行的影响性能ηf；
通过以下公式计算soci，soci≥0：
Figure FDA0002740244680000031
clf＝λf×(csf-ssf)；
slf＝ηf×(ssf-csf)；
设置下游交通流集合
Figure FDA0002740244680000035
溢出状态的约束条件：
soi×(soi-soci)≥0；
Figure FDA0002740244680000032
5.根据权利要求1所述的区域防溢出的交通信号控制博弈方法，其特征在于，所述第一均衡目标函数为
Figure FDA0002740244680000033
其中，obj1为***总体溢出状态，soci为路段i的交通运行状态改变量；
所述第二均衡目标函数为：
Figure FDA0002740244680000034
其中，obj2表示***路网内部进***通流Fj，in的控制变量的总和，csj，f表示节点编号j内部交通流f的拥堵控制变量，为ssj，f为节点编号j内部交通流f的溢出控制变量。
6.一种区域防溢出的交通信号控制博弈***，其特征在于，包括确认获取模块(1)、获取比较模块(2)、构建模块(3)、控制调整模块(4)；
确认获取模块(1)用于获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括驶入节点Oi、驶出节点Di和关联交通流RFi，关联交通流RFi包括上游交通流集合
Figure FDA0002740244680000041
下游交通流集合
Figure FDA0002740244680000042
和衔接交通流
Figure FDA0002740244680000043
所述节点属性参数包括路网内部交通流Fj，i为路段，j为节点编号；
获取比较模块(2)用于获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
构建模块(3)用于根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
控制调整模块(4)用于根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制；
其中，构建模块(3)具体如下：
获取路网内部进***通流Fj，in的控制变量，控制变量包括拥堵控制变量csf和溢出控制变量ssf；
根据控制变量计算进***通流f在区域防溢出控制下分别对上游路面交通运行的缓解量clf和对下游路面交通运行的缓解量slf，f∈Fj，in；
根据控制变量获取路段i的交通运行状态改变量soci；
对各个路段的交通运行状态改变量soci求和，获取第一均衡目标函数，所述第一均衡目标函数为第一优先级目标函数；
将各个路段的控制变量求和，获取第二均衡目标函数，第二均衡目标函数为第二优先级目标函数；
第一均衡目标函数和第二均衡目标函数组合，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型。
7.一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
获取控制区域中的路段属性参数和节点属性参数，确定所述控制区域上的检测区域，所述路段属性参数包括驶入节点Oi、驶出节点Di和关联交通流RFi，关联交通流RFi包括上游交通流集合
Figure FDA0002740244680000051
下游交通流集合
Figure FDA0002740244680000052
和衔接交通流
Figure FDA0002740244680000053
所述节点属性参数包括路网内部交通流Fj，i为路段，j为节点编号；
获取相邻两检测区域中的车辆数据，将车辆数据与预设的路段溢出阀值进行比较，获取当前时刻的路段溢出状态等级soi；
根据路段溢出状态等级soi，构建基于关联交通流的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型；
根据混合整数线性规划模型求解得到路口内部各转向的通行权分配策略，通过单点和协调信号控制实现通行权分配策略，达到区域交通流的防溢出控制；
在根据路段溢出状态等级soi，构建基于路段属性参数的均衡目标函数，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型中，包括：
获取路网内部进***通流Fj，in的控制变量，控制变量包括拥堵控制变量csf和溢出控制变量ssf；
根据控制变量计算进***通流f在区域防溢出控制下分别对上游路面交通运行的缓解量clf和对下游路面交通运行的缓解量slf，f∈Fj，in；
根据控制变量获取路段i的交通运行状态改变量soci；
对各个路段的交通运行状态改变量soci求和，获取第一均衡目标函数，所述第一均衡目标函数为第一优先级目标函数；
将各个路段的控制变量求和，获取第二均衡目标函数，第二均衡目标函数为第二优先级目标函数；
第一均衡目标函数和第二均衡目标函数组合，得到区域防溢出信号控制策略博弈的混合整数线性规划模型。
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