CN113299088B - 基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法 - Google Patents

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CN113299088B CN202110490332.2A CN202110490332A CN113299088B CN 113299088 B CN113299088 B CN 113299088B CN 202110490332 A CN202110490332 A CN 202110490332A CN 113299088 B CN113299088 B CN 113299088B
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Abstract

本发明公开了一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，包括获取具有多方向绿波设计需求的路段的几何参数以及交通参数；构建以多方向绿波带宽加权和为目标的优化模型，调整信号相位结构，确定绿波权重，求解优化模型，优化周期与相位差为多方向的车流形成绿波；根据优化模型的优化结果，对现实路网的信号控制参数进行调整，根据优化后的旅行时间计算行驶速度，并通过路侧设备对某一路段的具有不同行驶方向的车流发布对应的速度诱导信息。本发明以有绿波需求的交叉口对为基本的建模对象，可以为任意形状路网内的任意交叉口对进行绿波优化设计，优化模型创建的绿波能够为交叉口对中任意方向的车流提供绿波。

Description

基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法
技术领域
本发明涉及智能交通安全控制领域，特别是一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，人们对于交通出行的需求有了显著的提高。这城市交通***的运行效率与承载能力提出了巨大的挑战。基于无线通讯技术的车联网技术为城市智能交通***的发展提供了强力的技术支持，在交通***的日常运行中扮演着重要的角色。利用基于车载设备与路侧设备(V2I)的车联网技术，可以实现车辆与基础设施之间高效可靠的数据交换，进而实现更加精确和细化的交通诱导控制，提高城市路网的运行效率。绿波信号协调控制是目前应用最广泛的一种信号控制方式，其原理是：通过对信号控制参数进行调整，为目标车辆创建绿波通行条件，使其能在绿波带内不停车连续地通过交叉口，从而有效地减少停车次数，提升干线交通***整体通行效率。现有绿波设计方法的最主要问题是仅能为部分方向的车流提供绿波，而未考虑优化方向外的车流。在实践中，能够得到优化的方向往往只占少数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，本发明方法基于路网的拓扑结构进行交叉口信号相位方案调整与交叉口间相位差优化，从而为位于服务路网内任意方向的车流提供绿波与速度诱导信号。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，包括以下步骤：
步骤1、获取具有多方向绿波设计需求的路段的几何参数以及交通参数；
步骤2、根据路段的几何参数与交通参数构建以多方向绿波带宽加权和为目标的优化模型，调整交叉口信号相位结构，确定绿波权重，求解优化模型，得到优化后的交叉口信号周期、相位差、信号相序以及车辆行驶速度，优化模型为多方向的车流形成绿波；
步骤3、根据优化模型所求解的交叉口信号周期、信号相序和相位差，对现实路网的信号控制参数进行调整，并通过路侧设备对绿波优化路段的具有不同行驶方向的车流发布对应的车辆行驶速度。
作为本发明所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法进一步优化方案，步骤1中获取的路段的几何参数包括交叉口间距，交通参数包括车辆行驶速度上下限、交叉口信号相位周期上下限，各相位长度和各方向流量以及有绿波需求的相邻交叉口对。
作为本发明所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法进一步优化方案，步骤2中优化模型的约束包括：交叉口对相互约束、周期内约束、行驶时间约束、绿波带宽上下限约束以及信号周期上下限约束。
作为本发明所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法进一步优化方案，步骤2中调整交叉口信号相位结构是指：将所有拥有绿波需求的交叉口相位方案设为单进口放行。
作为本发明所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法进一步优化方案，步骤2中优化模型的目标表示为：
Figure BDA0003051761680000021
其中，E优化模型的优化目标，k和h为交叉口编号，i和j为上行和下行绿波编号，bi，(k，h)和
Figure BDA0003051761680000022
分别为交叉口对(k，h)之间的上行方向绿波与下行方向绿波，优化模型中的上行方向为自西向东和自南向北，s和l分别表示上行方向直行通直行与直行通左转绿波，
Figure BDA0003051761680000023
和
Figure BDA0003051761680000024
分别表示下行方向直行通直行与直行通左转绿波，规定由k指向h为上行方向；
Figure BDA0003051761680000025
为交叉口对(k，h)之间的第i个上行绿波的权重，
Figure BDA0003051761680000026
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行绿波的权重，这两个权重大小分别根据交叉口对(k，h)之间的第i个上行绿波、交叉口对(k，h)之间的第j个下行绿波所服务车流流量大小确定，正比于流量；Kpair为交叉口对集合；|Kpair|为交叉口对集合的大小。
作为本发明所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法进一步优化方案，步骤2中交叉口对相互约束表示为：
Figure BDA0003051761680000031
其中，θk和θh为第k个交叉口和第h个交叉口的相位差；wi，(k，h)，k和
Figure BDA0003051761680000032
分别为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波和第j个下行方向绿波在第k个交叉口位于绿波前部的绿灯时长；wi，(k，h)，h和
Figure BDA0003051761680000033
分别为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波和第j个下行方向绿波在第h个交叉口位于绿波前部的绿灯时长；ri，(k，h)，k为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度；ri，(k，h)，h为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度；
Figure BDA0003051761680000034
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；
Figure BDA0003051761680000035
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；ti，(k，h)为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波从第k个交叉口到第h个交叉口之间的旅行时间；
Figure BDA0003051761680000036
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波从第k个交叉口到第h个交叉口之间的旅行时间；ni，(k，h)，k代表交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处的整数变量；
Figure BDA0003051761680000037
代表交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处的整数变量；ni，(k，h)，h代表交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处的整数变量；
Figure BDA0003051761680000038
代表交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处的整数变量；τi，(k，h)，h为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处的初始排队清空时间；
Figure BDA0003051761680000039
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处的初始排队清空时间；K为交叉口集合。
作为本发明所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法进一步优化方案，步骤(2)中周期内约束表示为：
Figure BDA0003051761680000041
Figure BDA0003051761680000042
Figure BDA0003051761680000043
Figure BDA0003051761680000044
Figure BDA0003051761680000045
Figure BDA0003051761680000046
Figure BDA0003051761680000047
Figure BDA0003051761680000048
Figure BDA0003051761680000049
Figure BDA00030517616800000410
Figure BDA00030517616800000411
Figure BDA00030517616800000412
Figure BDA00030517616800000413
Figure BDA00030517616800000414
Figure BDA00030517616800000415
Figure BDA0003051761680000051
其中，
Figure BDA0003051761680000052
代表第i个上行方向绿波在第k个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure BDA0003051761680000053
代表第i个上行方向绿波在第h个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure BDA0003051761680000054
代表第j个下行方向绿波在第k个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure BDA0003051761680000055
代表第j个下行方向绿波在第h个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure BDA0003051761680000056
代表周期中的某一个相位；efirst代表周期的第一个相位，ebefore代表绿波所通过相位的前一个相位，eafter代表绿波通过相位的后一个相位，elast代表周期中的最后一个相位，
Figure BDA0003051761680000057
为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度，
Figure BDA0003051761680000058
为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；rj，(k，h)，k为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度，rj，(k，h)，h为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度。
作为本发明所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法进一步优化方案，步骤2中行驶时间约束表示为：
Figure BDA0003051761680000059
Figure BDA00030517616800000510
其中，L(k，h)表示第k个交叉口和第h个交叉口之间的距离；v(k，h)min和v(k，h)，max表示第k个交叉口和第h个交叉口之间所允许的最小行驶速度与最大行驶速度；C表示所有交叉口的统一周期长度，tj，(k，h)为第j个下行方向绿波在第k个交叉口与第h个交叉口之间的行驶时间。
作为本发明所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法进一步优化方案，步骤2中绿波带宽上下限约束以及信号周期上下限约束为：
bi，(k，h)，min≤bi，(k，h)≤bi，(k，h)，max，i∈{s，l}，(k，h)∈Kpair
Figure BDA0003051761680000061
Cmin≤C≤Cmax
其中，bi，(k，h)，min和bi，(k，h)，max分别为交叉口对(k，h)之间第i个上行方向绿波所允许的最小值与最大值；
Figure BDA0003051761680000062
和
Figure BDA0003051761680000063
分别为交叉口对(k，h)之间第j个下行方向绿波所允许的最小值与最大值；Cmin和Cmax表示所有所允许的周期最小值和最大值。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明以有绿波需求的交叉口对为基本的建模对象，可以为任意形状路网内的任意交叉口对进行绿波优化设计，优化模型创建的绿波能够为交叉口对中任意方向的车流提供绿波；相比传统绿波优化技术只能为特定优化路径的车流提供绿波，本发明通过重新设置相位结构，实现了多方向绿波的创建，具有较强的适应性可以为区域路网中任意路径的车流提供绿波。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图。
图2为本发明实施例中示例的区域路网示意图。
图3为本发明实施例的信号相位结构示意图。
图4为本发明实施例中示例的绿波时空图。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2、附图3和附图4对本发明进行详细阐述。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获取具有多方向绿波设计需求的路段的几何参数以及交通参数。
步骤2、根据路段的几何参数与交通参数构建以多方向绿波带宽加权和为目标的优化模型，调整交叉口信号相位结构，确定绿波权重，求解优化模型，得到优化后的交叉口信号周期、相位差、信号相序以及车辆行驶速度，优化模型为多方向的车流形成绿波；
具体地，多方向绿波带宽加权和表示为：
Figure BDA0003051761680000071
其中，bi，(k，h)和
Figure BDA0003051761680000072
分别为交叉口对(k，h)之间的上行方向绿波与下行方向绿波，s和l分别表示上行方向直行通直行与直行通左转绿波，
Figure BDA0003051761680000073
和
Figure BDA0003051761680000074
分别表示下行方向直行通直行与直行通左转绿波，规定由k指向h为上行方向；
Figure BDA0003051761680000075
和
Figure BDA0003051761680000076
分别为对应绿波的权重，根据对应绿波服务车流流量大小确定，正比于流量；Kpair为交叉口对集合；|Kpair|为交叉口对集合的大小。
交叉口对相互约束表示为：
Figure BDA0003051761680000077
其中，θk和θh为第k个交叉口和第h个交叉口的相位差；wi，(k，h)，k和
Figure BDA0003051761680000078
分别为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波和第j个下行方向绿波在第k个交叉口位于绿波前部的绿灯时长；wi，(k，h)，h和
Figure BDA0003051761680000079
分别为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波和第j个下行方向绿波在第h个交叉口位于绿波前部的绿灯时长；ri，(k，h)，k为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度；ri，(k，h)，h为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度；
Figure BDA00030517616800000710
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；
Figure BDA00030517616800000711
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；ti，(k，h)为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波从第k个交叉口到第h个交叉口之间的旅行时间；
Figure BDA0003051761680000081
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波从第k个交叉口到第h个交叉口之间的旅行时间；ni，(k，h)，k代表交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处的整数变量；
Figure BDA0003051761680000082
代表交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处的整数变量；ni，(k，h)，h代表交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处的整数变量；
Figure BDA0003051761680000083
代表交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处的整数变量；τi，(k，h)，h为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处的初始排队清空时间；
Figure BDA0003051761680000084
为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处的初始排队清空时间；K为交叉口集合。
周期内约束表示为：
Figure BDA0003051761680000085
Figure BDA0003051761680000086
Figure BDA0003051761680000087
Figure BDA00030517616800000814
Figure BDA0003051761680000088
Figure BDA0003051761680000089
Figure BDA00030517616800000810
Figure BDA00030517616800000811
Figure BDA00030517616800000812
Figure BDA00030517616800000813
Figure BDA0003051761680000091
Figure BDA0003051761680000092
Figure BDA0003051761680000093
Figure BDA0003051761680000094
Figure BDA0003051761680000095
Figure BDA0003051761680000096
其中，
Figure BDA0003051761680000097
代表第i个上行方向绿波在第k个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure BDA0003051761680000098
代表第i个上行方向绿波在第h个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure BDA0003051761680000099
代表第j个下行方向绿波在第k个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure BDA00030517616800000910
代表第j个下行方向绿波在第h个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure BDA00030517616800000911
代表周期中的某一个相位；efirst代表周期的第一个相位，ebefore代表绿波所通过相位的前一个相位，eafter代表绿波通过相位的后一个相位，elast代表周期中的最后一个相位，
Figure BDA00030517616800000912
为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度，
Figure BDA00030517616800000913
为交叉口对(k，h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；rj，(k，h)，k为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度，rj，(k，h)，h为交叉口对(k，h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度。
行驶时间约束表示为：
Figure BDA00030517616800000914
Figure BDA0003051761680000101
其中，L(k，h)表示第k个交叉口和第h个交叉口之间的距离；v(k，h)，min和v(k，h)，max表示第k个交叉口和第h个交叉口之间所允许的最小行驶速度与最大行驶速度；C表示所有交叉口的统一周期长度，tj，(k，h)为第j个下行方向绿波在第k个交叉口与第h个交叉口之间的行驶时间。
步骤2中绿波带宽上下限约束以及信号周期上下限约束为：
bi，(k，h)，min≤bi，(k，h)≤bi，(k，h)，max，i∈{s，l}，(k，h)∈Kpair
Figure BDA0003051761680000102
Cmin≤C≤Cmax
其中，bi，(k，h)，min和bi，(k，h)，max分别为交叉口对(k，h)之间第i个上行方向绿波所允许的最小值与最大值；
Figure BDA0003051761680000103
和
Figure BDA0003051761680000104
分别为交叉口对(k，h)之间第j个下行方向绿波所允许的最小值与最大值；Cmin和Cmax表示所有所允许的周期最小值和最大值。
上述数学优化模型的求解可以利用Gurobi和Lingo等成熟的商业库和软件。
步骤3、根据优化模型的优化结果，对现实路网的信号控制参数进行调整，根据优化后的旅行时间计算行驶速度，并通过路侧设备对某一路段的具有不同行驶方向的车流发布对应的速度诱导信息。参数调整包括以下内容：各个交叉口的信号周期，信号相位长度以及信号相位差。
下面结合一个具体路网设计对本发明实施例做进一步说明：
(1)设计路网选取
以以下位于山东省日照市的典型四交叉口路网为对象进行绿波设计；
(2)路网几何参数调查
该路段的几何参数如图2所示；
(3)路网交通量调查
与2019年9月25日对设计路网的交通参数进行了调查，具体采集时间段位下午5点30分至6点30分，如下表1所示
表1路段交通量
Figure BDA0003051761680000111
(4)调整相位结构
按照图3将所有交叉口的相位调整为单进口轮放；
(5)确定绿波权重
考虑到路网流量分布比较均匀，将各段绿波权重均设置为1，并将绿波最小宽度设置为10s；
(6)确定旅行速度和周期上下限
根据相关规定，确定路段旅行速度上下限分别为30km/h和60km/h，确定周期上下限分别为150s和90s；
(7)求解绿波优化模型
利用原创优化模型进行绿波设计，得到优化后的绿波带宽，如下表2所示：
表2绿波带宽优化结果
Figure BDA0003051761680000112
各个交叉口的信号周期与相位差，如下表3所示：
表3信号周期与相位差优化结果
Figure BDA0003051761680000121
以及各段绿波的旅行速度，如下表4所示：
表4旅行速度优化结果
Figure BDA0003051761680000122
(8)绿波参数调整
根据步骤(7)中的优化结果，对实际路段的信号控制参数进行调整，将优化后的绿波旅行速度通过路侧装置发送到不同方向的网联车流中。为了更加直观地展示绿波带的效果，绘制该路网的时空绿波图，如图4所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获取具有多方向绿波设计需求的路段的几何参数以及交通参数；
步骤2、根据路段的几何参数与交通参数构建以多方向绿波带宽加权和为目标的优化模型，调整交叉口信号相位结构，确定绿波权重，求解优化模型，得到优化后的交叉口信号周期、相位差、信号相序以及车辆行驶速度，优化模型为多方向的车流形成绿波；
步骤3、根据优化模型所求解的交叉口信号周期、信号相序和相位差，对现实路网的信号控制参数进行调整，并通过路侧设备对绿波优化路段的具有不同行驶方向的车流发布对应的车辆行驶速度；
步骤2中优化模型的约束包括：交叉口对相互约束、周期内约束、行驶时间约束、绿波带宽上下限约束以及信号周期上下限约束；
步骤2中优化模型的目标表示为：
Figure FDA0003475369830000011
其中，E为优化模型的优化目标，k和h为交叉口编号，i和j为上行和下行绿波编号，bi,(k,h)和
Figure FDA0003475369830000012
分别为交叉口对(k,h)之间的上行方向绿波与下行方向绿波，优化模型中的上行方向为自西向东和自南向北，s和l分别表示上行方向直行通直行与直行通左转绿波，
Figure FDA0003475369830000013
和
Figure FDA0003475369830000014
分别表示下行方向直行通直行与直行通左转绿波，规定由k指向h为上行方向；
Figure FDA0003475369830000015
为交叉口对(k,h)之间的第i个上行绿波的权重，
Figure FDA0003475369830000016
为交叉口对(k,h)之间的第j个下行绿波的权重，这两个权重大小分别根据交叉口对(k,h)之间的第i个上行绿波、交叉口对(k,h)之间的第j个下行绿波所服务车流流量大小确定，正比于流量；Kpair为交叉口对集合；|Kpair|为交叉口对集合的大小。
2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤1中获取的路段的几何参数包括交叉口间距，交通参数包括车辆行驶速度上下限、交叉口信号相位周期上下限，各相位长度和各方向流量以及有绿波需求的相邻交叉口对。
3.根据权利要求1所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤2中调整交叉口信号相位结构是指：将所有拥有绿波需求的交叉口相位方案设为单进口放行。
4.根据权利要求1所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤2中交叉口对相互约束表示为：
Figure FDA0003475369830000021
其中，θk和θh为第k个交叉口和第h个交叉口的相位差；wi,(k,h),k和
Figure FDA0003475369830000022
分别为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波和第j个下行方向绿波在第k个交叉口位于绿波前部的绿灯时长；wi,(k,h),h和
Figure FDA0003475369830000023
分别为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波和第j个下行方向绿波在第h个交叉口位于绿波前部的绿灯时长；ri,(k,h),k为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度；ri,(k,h),h为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度；
Figure FDA0003475369830000024
为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；
Figure FDA0003475369830000025
为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；ti,(k,h)为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波从第k个交叉口到第h个交叉口之间的旅行时间；
Figure FDA0003475369830000026
为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波从第k个交叉口到第h个交叉口之间的旅行时间；ni,(k,h),k代表交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处的整数变量；
Figure FDA0003475369830000027
代表交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处的整数变量；ni,(k,h),h代表交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处的整数变量；
Figure FDA0003475369830000031
代表交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处的整数变量；τi,(k,h),h为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处的初始排队清空时间；
Figure FDA0003475369830000032
为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处的初始排队清空时间；K为交叉口集合。
5.根据权利要求4所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤(2)中周期内约束表示为：
Figure FDA0003475369830000033
Figure FDA0003475369830000034
Figure FDA0003475369830000035
Figure FDA0003475369830000036
Figure FDA0003475369830000037
Figure FDA0003475369830000038
Figure FDA0003475369830000039
Figure FDA00034753698300000310
Figure FDA00034753698300000311
Figure FDA00034753698300000312
Figure FDA00034753698300000313
Figure FDA00034753698300000314
Figure FDA00034753698300000315
Figure FDA0003475369830000041
Figure FDA0003475369830000042
Figure FDA0003475369830000043
其中，
Figure FDA0003475369830000044
代表第i个上行方向绿波在第k个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure FDA0003475369830000045
代表第i个上行方向绿波在第h个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure FDA0003475369830000046
代表第j个下行方向绿波在第k个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure FDA0003475369830000047
代表第j个下行方向绿波在第h个交叉口能够获得绿波的相位的长度；
Figure FDA0003475369830000048
代表周期中的某一个相位；efirst代表周期的第一个相位，ebefore代表绿波所通过相位的前一个相位，eafter代表绿波通过相位的后一个相位，elast代表周期中的最后一个相位，
Figure FDA0003475369830000049
为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度，
Figure FDA00034753698300000410
为交叉口对(k,h)之间的第i个上行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分右边的总红灯长度；rj,(k,h),k为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第k个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度，rj,(k,h),h为交叉口对(k,h)之间的第j个下行方向绿波在第h个交叉口处绿灯部分左边的总红灯长度。
6.根据权利要求5所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤2中行驶时间约束表示为：
Figure FDA00034753698300000411
Figure FDA00034753698300000412
其中，L(k,h)表示第k个交叉口和第h个交叉口之间的距离；v(k,h),min和v(k,h),max表示第k个交叉口和第h个交叉口之间所允许的最小行驶速度与最大行驶速度；C表示所有交叉口的统一周期长度，tj,(k,h)为第j个下行方向绿波在第k个交叉口与第h个交叉口之间的行驶时间。
7.根据权利要求6所述的一种基于车联网的区域多方向绿波设计与行车速度引导方法，其特征在于，步骤2中绿波带宽上下限约束以及信号周期上下限约束为：
bi,(k,h),min≤bi,(k,h)≤bi,(k,h),max,i∈{s,l},(k,h)∈Kpair
Figure FDA0003475369830000051
Cmin≤C≤Cmax
其中，bi,(k,h)，min和bi,(k,h)，max分别为交叉口对(k,h)之间第i个上行方向绿波所允许的最小值与最大值；
Figure FDA0003475369830000052
和
Figure FDA0003475369830000053
分别为交叉口对(k,h)之间第j个下行方向绿波所允许的最小值与最大值；Cmin和Cmax表示所有所允许的周期最小值和最大值。
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