CN113380044B - 一种防溢流控制信号优化方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防溢流控制信号优化方法、装置及存储介质，方法包括：获取标定区域内各个交叉口进口道内的车辆数据和路网数据；根据车辆数据判断各个交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段；在标定区域的路径集合中筛选与溢流路段相关联的路径，获得溢流路径，并在标定区域的子区集合中筛选与溢流路径相关联的现有子区，获得防溢区域；根据预设的防溢区域内各个交叉口的控制类型和路网数据建立交叉口间关系，针对防溢区域内的各个交叉口，根据交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型；对各个存储转发模型进行求解，获得各个交叉口的控制参数。本发明的技术方案能够有效解决交通溢流问题。
Description
技术领域
本发明涉及交通管控技术领域，具体而言，涉及一种防溢流控制信号优化方法、装置及存储介质。
背景技术
交通溢流是指由于下游交叉口的瓶颈作用，使得路段车辆排队超出路段长度，从而导致部分车辆占据上游交叉口的交通现象。发生交通溢流后，若不及时进行疏导，将导致拥堵现象从单个路口向周边蔓延，造成路网出现大面积的交通瘫痪。
目前，常通过人工疏导或控制交叉口信号灯的方式来解决交通溢流问题。但是，一方面，人工疏导的方式费时费力，且疏导效果较差。另一方面，现有的交叉口信号灯控制方法，仅针对单独的交叉口控制信号进行控制，无法应对大范围交通溢流问题。
发明内容
本发明解决的问题是如何提高交通溢流问题的解决能力。
为解决上述问题，本发明提供一种防溢流控制信号优化方法、装置及存储介质。
第一方面，本发明提供了一种防溢流控制信号优化方法，包括：
获取标定区域内各个交叉口进口道内的车辆数据和路网数据。
根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段。
在所述标定区域的路径集合中筛选与所述溢流路段相关联的路径，获得溢流路径，并在所述标定区域的子区集合中筛选与所述溢流路径相关联的现有子区，获得防溢区域。
根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系，针对所述防溢区域内的各个所述交叉口，根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型。
采用遗传算法对各个所述存储转发模型进行求解，获得各个交叉口的控制参数。
可选地，所述车辆数据包括对所述标定区域进行实时在线交通仿真得到的各个所述交叉口进口道的车辆排队长度。
所述根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段包括：
对于任一所述交叉口进口道，将所述交叉口进口道的长度与对应的所述车辆排队长度的差值与第一预设阈值进行对比；
当所述差值小于或等于所述第一预设阈值时，表示所述进口道发生了排队溢出或存在溢流风险，确定所述交叉口进口道为所述溢流路段。
可选地，所述车辆数据包括设置在各个所述交叉口进口道上的车辆检测设备检测的车辆数据，其中，对于任一所述交叉口，所述车辆检测设备设置在对应的各个所述交叉口进口道上距离所述交叉口的标定距离处。
所述根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段包括：
对于任一所述交叉口进口道，当对应的所述车辆检测设备检测到所述车辆数据，且持续至少标定时长时，表示所述车辆检测设备所在的所述交叉口进口道发生了排队溢出或存在溢流风险，确定所述交叉口进口道为所述溢流路段。
可选地，所述获得溢流路径之后，所述方法还包括：
获取所述溢流路径中每相邻两个交叉口之间的路段长度，比对所述路段长度和第一预设阈值；
当所述路段长度大于或等于所述第一预设阈值时，将所述溢流路径从所述两个交叉口中间断开，形成两条新的溢流路径；
过滤掉所有所述溢流路径中不包括所述溢流路段的路径。
可选地，所述获得溢流路径之后，所述方法还包括：
获取各条所述溢流路径的流量，并根据所有所述溢流路径的流量计算流量平均值；
将各个所述溢流路径的流量分别与所述流量平均值进行对比，根据比对结果筛选出所述流量大于或等于所述流量平均值的所述溢流路径。
可选地，所述获得防溢区域之后，所述方法还包括：
获取所述标定区域当前时段的交通状态，根据所述交通状态生成新子区；
在生成的所有所述新子区中筛选出与所述溢流路径相关联的新子区；
判断筛选出的各个所述现有子区和筛选出的各个所述新子区是否存在交集，根据判断结果对存在交集的所述现有子区和所述新子区进行合并，更新所述防溢区域。
可选地，所述根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系包括：
根据所述路网数据判断所述防溢区域内是否存在空间分离的控制子区；
若存在，则对于每个所述控制子区，根据所述路网数据和各个所述交叉口的控制类型建立所述控制子区内的所述交叉口间关系。
可选地，所述根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型包括：
对于所述控制子区内的任一所述交叉口进口道，根据所述信号配时数据和所述交叉口间关系构建基于转向的存储转发模型，其中，所述存储转发模型的目标函数包括确定所述交叉口进口道的排队比的二范数最小值。
可选地，所述存储转发模型的约束条件包括：
所述交叉口进口道所在交叉口的信号周期保持不变、相位结构保持不变；仅在每个信号周期中所述交叉口进口道处于绿灯时，放行所述交叉口进口道内的车辆；所述交叉口进口道的流出车辆数不超过所述交叉口进口道饱和流率下的最大流出量；所述交叉口进口道的流出车辆数不超过需求量；所述交叉口的同一出口道的流出量不超过所述交叉口的下游容量；流入所述交叉口进口道的车辆数等于所有上游交叉口流出到所述交叉口进口道的车辆数之和；所述交叉口进口道的排队车辆数等于上一周期的排队车辆数与当前周期流入的车辆数之和，减去当前周期流出的车辆数。
可选地，所述采用遗传算法对各个所述存储转发模型进行求解包括：
以所述目标函数最优为收敛条件，在给定的所述约束条件下对各个所述交叉口的所述控制参数进行迭代搜索。
第二方面，本发明提供了一种防溢流控制信号优化装置，包括：
获取模块，用于获取标定区域内各个交叉口进口道内的车辆数据和路网数据。
判断模块，用于根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段。
筛选模块，用于在所述标定区域的路径集合中筛选与所述溢流路段相关联的路径，获得溢流路径，并在所述标定区域的子区集合中筛选与所述溢流路径相关联的现有子区，获得防溢区域。
构建模块，用于根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系，针对所述防溢区域内的各个所述交叉口，根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型。
分析模块，用于采用遗传算法对各个所述存储转发模型进行求解，获得各个交叉口的控制参数。
第三方面，本发明提供了一种防溢流控制信号优化装置，包括存储介质和处理器；
所述存储介质，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的防溢流控制信号优化方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的防溢流控制信号优化方法。
本发明的防溢流控制信号优化方法、装置及存储介质的有益效果是：根据各个交叉口进口道内的车辆数据，判断各个交叉口进口道内是否发生了排队溢流或存在溢流风险，车辆数据可通过实时在线交通仿真得到，能够在存在溢流风险或刚发生排队溢流时，及时进行交通疏导，避免交通状况进一步恶化。根据溢流路段在标定区域内的路径集合中查找包括该溢流路段的路径，然后根据查找的路径在标定区域的子区集合中查找相关联的子区，获得防溢区域，标定区域为预设的控制区域，通过筛选能够找到标定区域中与当前溢流路段具有强关联性的区域。根据路网数据建立防溢区域中各个交叉口之间的关系，例如确定各个交叉口间的连接关系等，根据交叉口间关系和预设的信号配时数据建立各个交叉口的存储转发模型，例如根据各个交叉口间的车流流向等进行分别建模，利用遗传算法对防溢区域内各个交叉口的存储转发模型进行求解，就可得到各个交叉口的控制参数。本发明的技术方案根据发生了排队溢流或存在溢流风险的溢流路段向上溯源，找到与溢流路段具有强关联性的防溢区域，对防溢区域内的各个交叉口的控制参数进行整体优化，避免了对单个交叉口进行优化导致的多个交叉口间的耦合影响，提高了交通溢流的疏导效果。
附图说明
图1为本发明实施例的一种防溢流控制信号优化方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的一种防溢流控制信号优化装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
交通路网由交叉口和路段组成，对于车流流向上的两个相邻交叉口，在车流流向上靠前的交叉口为下游交叉口，在车流流向上靠后的交叉口为上游交叉口。交叉口包括进口道和出口道，进口道为车辆流入交叉口的车道，出口道为车辆流出交叉口的车道。每个进口道分别对应有一个车辆转向指示，包括左转、直行和右转等，即进口道的类型包括左转进口道、直行进口道和右转进口道等。
如图1所示，本发明实施例提供的一种防溢流控制信号优化方法，包括：
步骤S110，获取标定区域内各个交叉口进口道内的车辆数据和路网数据。
具体地，标定区域内包括至少一个交叉口，每个交叉口包括至少三个进口道，获取每个交叉口的各个进口道内的车辆数据，和标定区域的路网数据。
步骤S120，根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段。
步骤S130，在所述标定区域的路径集合中筛选与所述溢流路段相关联的路径，获得溢流路径，并在所述标定区域的子区集合中筛选与所述溢流路径相关联的现有子区，获得防溢区域。
具体地，路径集合包括标定区域内的所有路径，子区集合包括标定区域内的所有现有子区。标定区域的路径可通过对标定区域进行交通仿真获得，在路径集合中筛选出包括溢流路段的路径，筛选出的路径为溢流路径。标定区域的子区可预先对标定区域进行划分得到，在子区集合中筛选出包括溢流路径的现有子区，筛选出的现有子区为防溢区域。
步骤S140，根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系，针对所述防溢区域内的各个所述交叉口，根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型。
具体地，交叉口的控制类型包括区域协调控制和单点控制，区域协调控制表示该交叉口与其它交叉口进行统一控制，单点控制表示该交叉口需要单独进行控制，对防溢区域内控制类型为区域协调控制的各个交叉口建立交叉口间关系。
步骤S150，采用遗传算法对所述存储转发模型进行求解，获得各个交叉口的控制参数。
本实施例中，根据各个交叉口进口道内的车辆数据，判断各个交叉口进口道内是否发生了排队溢流或存在溢流风险，车辆数据可通过实时在线交通仿真得到，能够在存在溢流风险或刚发生排队溢流时，及时进行交通疏导，避免交通状况进一步恶化。根据溢流路段在标定区域内的路径集合中查找包括该溢流路段的路径，然后根据查找的路径在标定区域的子区集合中查找相关联的子区，获得防溢区域，标定区域为预设的控制区域，通过筛选能够找到标定区域中与当前溢流路段具有强关联性的区域。根据路网数据建立防溢区域中各个交叉口之间的关系，例如确定各个交叉口间的连接关系等，根据交叉口间关系和预设的信号配时数据建立各个交叉口的存储转发模型，例如根据各个交叉口间的车流流向等进行分别建模，利用遗传算法对防溢区域内各个交叉口的存储转发模型进行求解，就可得到各个交叉口的控制参数。本发明的技术方案根据发生了排队溢流或存在溢流风险的溢流路段向上溯源，找到与溢流路段具有强关联性的防溢区域，对防溢区域内的各个交叉口的控制参数进行整体优化，避免了对单个交叉口进行优化导致的多个交叉口间的耦合影响，提高了交通溢流的疏导效果。
可选地，所述车辆数据包括对所述标定区域进行实时在线交通仿真得到的各个所述交叉口进口道的车辆排队长度。
具体地，可获取上一时间片的仿真校核数据或当前时间片的仿真预测数据，仿真校核数据和仿真预测数据均包括当前时间片各个交叉口进口道内的车辆排队长度。
本可选的实施例中，通过实时在线交通仿真模拟交叉口进口道的车辆数据，不需另外布设检测设备，简单高效，并且能够节省成本。
所述根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段包括：
对于任一所述交叉口进口道，将所述交叉口进口道的长度与对应的所述车辆排队长度的差值与第一预设阈值进行对比。
当所述差值小于或等于所述第一预设阈值时，表示所述进口道发生了排队溢出或存在溢流风险，确定所述交叉口进口道为所述溢流路段。
具体地，假设第一预设阈值为15米，则当交叉口进口道长度-该进口道内车辆排队长度≤15时，就认为该交叉口进口道内发生了排队溢出或存在溢出溢流风险，确定该交叉口进口道为溢流路段，该差值为绝对差值。
本可选的实施例中，将交叉口进口道的长度和对应的车辆排队长度的差值与第一预设阈值进行对比，第一预设阈值可根据实际情况具体设置，根据对比结果就可快速判断是否已发生了排队溢出，或还未发生排队溢出但存在溢流风险，例如如当第一预设阈值为0时，若差值大于0，表示还未发生排队溢出，若差值小于0，则表示已经发生了排队溢出，简单便捷。
可选地，所述车辆数据包括设置在各个所述交叉口进口道上的车辆检测设备检测的车辆数据，其中，对于任一所述交叉口，所述车辆检测设备设置在对应的各个所述交叉口进口道上距离所述交叉口的标定距离处。
具体地，预先在每个交叉口进口道上距离交叉口标定距离处设置车辆检测设备，标定距离可根据实际情况具体设置，例如假设标定距离为50米，对于每个交叉口，在其每个左转进口道、直行进口道和右转进口道上距离交叉口50米的地方设置车辆检测设备，车辆检测设备可包括地面线圈、地磁和微波雷达等断面流量检测设备，也可包括电警、卡口和RFID等车辆身份感知检测设备。
所述根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段包括：
对于任一所述交叉口进口道，当对应的所述车辆检测设备检测到所述车辆数据，且持续至少标定时长时，表示所述车辆检测设备所在的所述交叉口进口道发生了排队溢出或存在溢流风险，确定所述交叉口进口道为所述溢流路段。
具体地，假设标定时长为3分钟，若车辆检测设备持续检测到车辆数据3分钟或更长时间，中间未中断，则认为该车辆检测设备所在的交叉口进口道发生了排队溢出或存在溢流风险。
本可选的实施例中，通过车辆检测设备检测的车辆数据判断交叉口进口道是否发生了排队溢出或存在溢流风险，准确性更高。
可选地，所述获得溢流路径之后，所述方法还包括：
获取所述溢流路径中每相邻两个交叉口之间的路段长度，比对所述路段长度和第一预设阈值；
当所述路段长度大于或等于所述第一预设阈值时，将所述溢流路径从所述两个交叉口中间断开，形成两条新的溢流路径。
过滤掉所有所述溢流路径中不包括所述溢流路段的路径。
具体地，每条溢流路径p由按顺序排列的交叉口及其转向表示，即：p={S1,S2,… ,Si ,… ,SI}，其中，i为交叉口的序号，1≤i≤I，I为交叉口的数目，Si表示第i个交叉口转向。
若路径p={S1,S2,… ,Si ,… ,SI}中，F1(Si ,Si+1)=0，则拆分路径p为路径{S1,S2,… ,Si}和路径{Si+1,Si+2,… ,SI}，其中，
第一预设阈值可根据实际情况进行设置，优选地，可将其设为1000米。
本可选的实施例中，相邻两个交叉口之间的路段较长时，例如大于第一预设阈值时，表示该路段具有足够的储车空间，不易发生排队溢出，并且上游交叉口的控制信号与溢流路段的相关性较弱，通过对溢流路径的拆分和过滤，能够得到与溢流路段关联性较强的路径，减少处理量，有利于提高处理速度。
可选地，所述获得溢流路径之后，所述方法还包括：
获取各条所述溢流路径的流量，并根据所有所述溢流路径的流量计算流量平均值。
将各个所述溢流路径的流量分别与所述流量平均值进行对比，根据比对结果筛选出所述流量大于或等于所述流量平均值的所述溢流路径。
具体地，由于可能存在多条流量相近的溢流路径经过同一溢流路段的情况，这些溢流路径的流量之间的差距很小，若采用预设阈值筛选，预设阈值过大会导致这些溢流路径都被过滤掉，而预设阈值过小会导致筛选后留下很多低流量比的路径。
本可选的实施例中，采用各条溢流路径的流量平均值对溢流路径进行筛选，能够在所有溢流路径中找到与溢流路段具有强关联性的路径，进而有针对性地进行防溢流控制，并且过滤掉关联性较弱的路径，能够减少处理量，提高处理速度。
可选地，所述获得防溢区域之后，所述方法还包括：
获取所述标定区域当前时段的交通状态，根据所述交通状态生成新子区。
在生成的所有所述新子区中筛选出与所述溢流路径相关联的新子区。
判断筛选出的各个所述现有子区和筛选出的各个所述新子区是否存在交集，根据判断结果对存在交集的所述现有子区和所述新子区进行合并，更新所述防溢区域。
具体地，对于一个区域，其交通状态随着时间变化，为了避免交通流随机波动的影响，每间隔一段时间重新进行子区划分，可采用子区划分算法根据交通状态对标定区域进行划分，生成新子区。子区划分算法为现有技术，在此不再赘述。
生成的新子区在整个控制时段内有效，为了表面子区未完成过渡就结束，控制时段不应设置的过短，优选地，控制时段可设置为60min。
本可选的实施例中，在根据当前交通状态生成的所有新子区中，筛选出与溢流路径相关联的新子区，将存在关联的新子区和现有子区合并，更新防溢区域，在时间维度上，实时更新防溢区域，能够避免交通状态变化对防溢流控制的影响，提高防溢流控制的准确度。
可选地，所述根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系包括：
根据所述路网数据判断所述防溢区域内是否存在空间分离的控制子区。
若存在，则对于每个所述控制子区，根据所述路网数据和各个所述交叉口的控制类型建立所述控制子区内的所述交叉口间关系。
具体地，路网数据包括路网连接关系，根据路网连接关系判断是否存在空间分离的控制子区。由于防溢区域包括多个与溢流路径相关联的子区，而溢流路径也可能不止有一条，因此可能存在多个相互之间没有联系的控制子区。例如防溢区域包括A和B两个子区，A包括的溢流路径为a，B包括的溢流路径为B，A和B之间没有交集，则A和B是空间分离的两个控制子区。若存在，可对各个控制子区分开进行处理。
可选地，所述根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型包括：
对于所述控制子区内的任一所述交叉口进口道，根据所述信号配时数据和所述交叉口间关系构建基于转向的存储转发模型，其中，所述存储转发模型的目标函数包括确定所述交叉口进口道的排队比的二范数最小值。
可选地，所述存储转发模型的约束条件包括：
所述交叉口进口道所在的交叉口的信号周期保持不变、相位结构保持不变；仅在每个信号周期中所述交叉口进口道处于绿灯时，放行所述交叉口进口道内的车辆；所述交叉口进口道的流出车辆数不超过饱和流率下的最大流出量；所述交叉口进口道的流出车辆数不超过需求量；所述交叉口的同一出口道的流出量不超过所述交叉口的下游的容量；流入所述交叉口进口道的车辆数等于所有上游交叉口流出到所述交叉口进口道的车辆数之和；所述交叉口进口道的转向排队车辆数等于上一周期的排队车辆数与当前周期流入的车辆数之和，减去当前周期流出的车辆数。
具体地，对于任一交叉口
的进口道
，信号配时数据包括固定变量和状态变量，如表一和表二所示。
表一 信号配时数据中的固定变量
表二 信号配时数据中的状态变量
控制变量包括：交叉口
的相位时长
。
控制参数包括：控制时长
，控制方案更新间隔
。
全局变量包括：绝对时间
，控制步长
，极大值
。
可设置交叉口
的信号每周期调整幅度
，其进口道
的排队折减系数
。
所述存储转发模型的约束条件包括：
（1）由于周期开始时间不一致，当前时间可能处于信号周期内的任一时刻，因此保持当前周期，不做改变。
（2）保持相位结构不变。
（3）对于交叉口
的进口道
，仅在进口道
处于绿灯时放行车辆。
进口道
车流流向开始时间 
，
进口道
车流流向结束时间 
，
（4）对于交叉口
的进口道
，车辆流出量不超过饱和流率下的最大流出量。
（5）对于交叉口
的进口道
，车辆流出量不超过需求量。
需求量为进口道
当前周期的车辆流入量和排队车辆数之和。
（6）对于交叉口
，同一出口道的车辆流出量不超过下游流量。
当
时，约束（4）取等，当
时，约束（5）取等，当
时，约束（6）取等。以上三个约束至少一个取等，因此
。
（7）对于交叉口
的进口道
，流入车辆数等于上游路口流出到进口道
的车辆数之和。
（8）对于交叉口
的进口道
，排队车辆数等于上一周期的排队车辆数+当前周期流入车辆数-当前周期流出的车辆数。
存储转发模型的目标函数包括：
本可选的实施例中，对于所述控制子区内的任一所述交叉口进口道，根据所述信号配时数据和所述交叉口间关系构建基于转向的存储转发模型，能够实现转向级的防溢流控制，以每个交叉口的每个转向进口道为控制单元，提高了防溢流控制精度。
可选地，所述采用遗传算法对各个所述存储转发模型进行求解包括：
以所述目标函数最优为收敛条件，在给定的所述约束条件下对各个所述交叉口的所述控制参数进行迭代搜索。
具体地，对于控制子区，基于遗传算法生成控制子区内的交叉口样本，对于每个样本，根据各个交叉口的存储转发模型计算每个交叉口每个周期的最大排队，进而计算得到控制子区内的平均最大排队及其标准差，令一个标准差内的最大排队最小进行迭代。控制参数包括阶段时间和相位差。
本可选的实施例中，引入了相位差作为优化变量，通过遗传算法求解防溢区域内各个交叉口的相位差，能够实现整个防溢区域的防溢流控制，相较于对各个交叉口进行单独控制，对防溢区域进行整体防溢流控制，能够避免单个交叉口进行分别控制带来的多个交叉口间的耦合影响，提高交通溢流问题的解决效果。
如图2所示，本发明实施例提供的一种防溢流控制信号优化装置，包括：
获取模块，用于获取标定区域内各个交叉口进口道内的车辆数据和路网数据。
判断模块，用于根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段。
筛选模块，用于在所述标定区域的路径集合中筛选与所述溢流路段相关联的路径，获得溢流路径，并在所述标定区域的子区集合中筛选与所述溢流路径相关联的现有子区，获得防溢区域。
构建模块，用于根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系，针对所述防溢区域内的各个所述交叉口，根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型。
分析模块，用于采用遗传算法对各个所述存储转发模型进行求解，获得各个交叉口的控制参数。
本发明另一实施例提供的一种防溢流控制信号优化装置包括存储介质和处理器；所述存储介质，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的防溢流控制信号优化方法。该装置可包括计算机和服务器等。
本发明又一实施例提供的一种计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的防溢流控制信号优化方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。在本申请中，所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种防溢流控制信号优化方法，其特征在于，包括：
获取标定区域内各个交叉口进口道内的车辆数据和路网数据；
根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段；
在所述标定区域的路径集合中筛选与所述溢流路段相关联的路径，获得溢流路径，并在所述标定区域的子区集合中筛选与所述溢流路径相关联的现有子区，获得防溢区域；
根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系，针对所述防溢区域内的各个所述交叉口，根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型；其中，所述控制类型包括单点控制和区域协调控制，所述存储转发模型的目标函数包括确定交叉口进口道的排队比的二范数最小值；
采用遗传算法对各个所述存储转发模型进行求解，获得各个所述交叉口的控制参数。
2.根据权利要求1所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述车辆数据包括对所述标定区域进行实时在线交通仿真得到的各个所述交叉口进口道的车辆排队长度；
所述根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段包括：
对于任一所述交叉口进口道，将所述交叉口进口道的长度与对应的所述车辆排队长度的差值与第一预设阈值进行对比；
当所述差值小于或等于所述第一预设阈值时，表示所述交叉口进口道发生了排队溢出或存在溢流风险，确定所述交叉口进口道为所述溢流路段。
3.根据权利要求1所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述车辆数据包括设置在各个所述交叉口进口道上的车辆检测设备检测的车辆数据，其中，对于任一所述交叉口，所述车辆检测设备设置在对应的各个所述交叉口进口道上距离所述交叉口的标定距离处；
所述根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段包括：
对于任一所述交叉口进口道，当对应的所述车辆检测设备检测到所述车辆数据，且持续至少标定时长时，表示所述车辆检测设备所在的所述交叉口进口道发生了排队溢出或存在溢流风险，确定所述交叉口进口道为所述溢流路段。
4.根据权利要求1所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述获得溢流路径之后，还包括：
获取所述溢流路径中每相邻两个交叉口之间的路段长度，比对所述路段长度和第一预设阈值；
当所述路段长度大于或等于所述第一预设阈值时，将所述溢流路径从所述两个交叉口中间断开，形成两条新的溢流路径；
过滤掉所有所述溢流路径中不包括所述溢流路段的路径。
5.根据权利要求1至4任一项所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述获得溢流路径之后，还包括：
获取各条所述溢流路径的流量，并根据所有所述溢流路径的流量计算流量平均值；
将各个所述溢流路径的流量分别与所述流量平均值进行对比，根据比对结果筛选出所述流量大于或等于所述流量平均值的所述溢流路径。
6.根据权利要求1至4任一项所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述获得防溢区域之后，还包括：
获取所述标定区域当前时段的交通状态，根据所述交通状态生成新子区；
在生成的所有所述新子区中筛选出与所述溢流路径相关联的新子区；
判断筛选出的各个所述现有子区和筛选出的各个所述新子区是否存在交集，根据判断结果对存在交集的所述现有子区和所述新子区进行合并，更新所述防溢区域。
7.根据权利要求1至4任一项所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系包括：
根据所述路网数据判断所述防溢区域内是否存在空间分离的控制子区；
若存在，则对于每个所述控制子区，根据所述路网数据和各个所述交叉口的控制类型建立所述控制子区内的所述交叉口间关系。
8.根据权利要求7所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型包括：
对于所述控制子区内的任一所述交叉口进口道，根据所述信号配时数据和所述交叉口间关系构建基于转向的存储转发模型，其中，所述存储转发模型的目标函数包括确定所述交叉口进口道的排队比的二范数最小值。
9.根据权利要求8所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述存储转发模型的约束条件包括：
所述交叉口进口道所在交叉口的信号周期保持不变、相位结构保持不变；仅在每个信号周期中所述交叉口进口道处于绿灯时，放行所述交叉口进口道内的车辆；所述交叉口进口道的流出车辆数不超过所述交叉口进口道饱和流率下的最大流出量；所述交叉口进口道的流出车辆数不超过需求量；所述交叉口的同一出口道的流出量不超过所述交叉口的下游容量；流入所述交叉口进口道的车辆数等于所有上游交叉口流出到所述交叉口进口道的车辆数之和；所述交叉口进口道的排队车辆数等于上一周期的排队车辆数与当前周期流入的车辆数之和，减去当前周期流出的车辆数。
10.根据权利要求9所述的防溢流控制信号优化方法，其特征在于，所述采用遗传算法对各个所述存储转发模型进行求解包括：
以所述目标函数最优为收敛条件，在给定的所述约束条件下对各个所述交叉口的所述控制参数进行迭代搜索。
11.一种防溢流控制信号优化装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取标定区域内各个交叉口进口道内的车辆数据和路网数据；
判断模块，用于根据所述车辆数据判断各个所述交叉口进口道是否发生排队溢出或存在溢流风险，根据判断结果确定溢流路段；
筛选模块，用于在所述标定区域的路径集合中筛选与所述溢流路段相关联的路径，获得溢流路径，并在所述标定区域的子区集合中筛选与所述溢流路径相关联的现有子区，获得防溢区域；
构建模块，用于根据预设的所述防溢区域内各个交叉口的控制类型和所述路网数据建立交叉口间关系，针对所述防溢区域内的各个所述交叉口，根据所述交叉口间关系和预设的信号配时数据构建存储转发模型；其中，所述控制类型包括单点控制和协调控制，所述存储转发模型的目标函数包括确定所述交叉口进口道的排队比的二范数最小值；
分析模块，用于采用遗传算法对各个所述存储转发模型进行求解，获得各个交叉口的控制参数。
12.一种防溢流控制信号优化装置，其特征在于，包括存储介质和处理器；
所述存储介质，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至10任一项所述的防溢流控制信号优化方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至10任一项所述的防溢流控制信号优化方法。
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