CN114863677B - 一种停车场上游路口信号控制动态优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及交通信号控制技术领域，具体公开了一种停车场上游路口信号控制动态优化方法，其中，包括：确定停车场最大容量以及上游路口关联相位的信号控制参数；根据当前控制周期内停车场的流量数据确定当前控制周期结束时停车场动态负荷，并确定下一控制周期的启动系数；根据所述启动系数确定下一控制周期是否进行动态控制；当确定进行动态控制时，根据当前控制周期上游路口关联相位确定下一控制周期的优化结果。本发明提供的停车场上游路口信号控制动态优化方法一方面避免了管控不及时引发的回溢和拥堵，另一方面提高了管控措施的针对性和精准性，保障了交通运行的综合权益。

Description

一种停车场上游路口信号控制动态优化方法
技术领域
本发明涉及交通信号控制技术领域，尤其涉及一种停车场上游路口信号控制动态优化方法。
背景技术
当大型停车场进出口与上游信号控制路口相距较近，存在较强联系，高峰进出往往引发排队回溢，影响路口及停车场正常运行。由于进入停车场的车流具有渐进性和集聚性，如果等到停车场已经达到容量上限，上游路口无法驶入再进行控制，往往会导致进口段排队溢出，影响交通正常运行。更为严重的是，大量车流驶入停车场，同时影响了车流的驶出效率，导致车流在停车场“内部锁死”，进而将交通压力外溢，进一步加重拥堵。
以往的管控方法仅针对关联路口的一个方向进行“截流”，但交通流存在时变性，而进入下游停车场的车流往往存在多个转向，单独对一个方向进行截流很难起到实质效果，且截流的措施往往是简单减小此转向绿信比，不考虑此方向车流的具体流向，容易导致本就不进入停车场的车流“被迫截断”，引发排队。
发明内容
本发明提供了一种停车场上游路口信号控制动态优化方法，解决相关技术中存在的停车场上游路口流量大而导致的停车排队的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种停车场上游路口信号控制动态优化方法，其中，包括：
确定停车场最大容量以及上游路口关联相位的信号控制参数；
根据当前控制周期内停车场的流量数据确定当前控制周期结束时停车场动态负荷，并确定下一控制周期的启动系数；
根据所述启动系数确定下一控制周期是否进行动态控制；
当确定进行动态控制时，根据当前控制周期上游路口关联相位确定下一控制周期的优化结果。
进一步地，根据当前控制周期内停车场的流量数据确定当前控制周期结束时停车场动态负荷，并确定下一控制周期的启动系数，包括：
获取当前控制周期内流入停车场的第一车流量以及流出停车场的第二车流量；
根据当前控制周期开始时的停车场负荷、第一车流量以及第二车流量计算当前控制周期结束时的停车场负荷；
根据停车场最大容量、当前控制周期开始时的停车场负荷、第一车流量以及第二车流量计算下一控制周期的启动系数。
进一步地，所述当前控制周期结束时的停车场负荷的计算公式为：
Qi+1＝Vi+Qi-Wi，
其中，Qi+1表示当前控制周期结束时的停车场负荷，Vi表示所述第一车流量，Wi表示所述第二车流量，Qi表示当前控制周期开始时的停车场负荷；
所述下一控制周期的启动系数的计算公式为：
Figure BDA0003616872010000021
其中，αi+1表示下一控制周期的启动系数，ξ表示第二车流量调节系数，m表示敏感度调节因子，Y表示停车场最大容量。
进一步地，根据所述启动系数确定下一控制周期是否进行动态控制，包括：
将所述启动系数与影响因子进行对比；
当所述启动系数小于所述影响因子时，不进行动态控制；
当所述启动系数大于或者等于所述影响因子时，进行动态控制；
其中，所述影响因子小于1。
进一步地，当所述启动系数大于所述影响因子时，进行动态控制，包括：
当所述启动系数大于所述影响因子时，将所述启动系数与所述反馈因子比较；
若所述启动系数大于或者等于所述影响因子且小于所述反馈因子，则进行正反馈控制；
若所述启动系数大于或者等于所述反馈因子且小于1，则进行负反馈控制；
若所述启动系数大于或者等于1，则关闭停车场入口；
其中所述影响因子小于所述反馈因子，且所述反馈因子小于1。
进一步地，当确定进行动态控制时，根据当前控制周期上游路口关联相位确定下一控制周期的优化结果，包括：
当确定进行正反馈控制时，确定下一控制周期的优化结果为增大上游路口关联相位的绿灯时长；
当确定进行负反馈控制时，确定下一控制周期的优化结果为减小上游路口关联相位的绿灯时长；
当关闭停车场入口时，确定下一控制周期的优化结果为将上游路口关联相位调至最小绿。
进一步地，当确定进行动态控制时，根据当前控制周期上游路口关联相位确定下一控制周期的优化结果，还包括：
计算下一个控制周期的反馈步长并计算下一个控制周期的上游路口关联相位的绿灯时长。
进一步地，计算下一个控制周期的反馈步长并计算下一个控制周期的上游路口关联相位的绿灯时长，包括：
确定驶入流向比，其中所述驶入流向比的计算公式为：
Figure BDA0003616872010000022
其中，
Figure BDA0003616872010000023
表示驶入流向比，
Figure BDA0003616872010000024
表示上游路口j相位第i个控制周期驶入停车场的流量，表示上游路口j相位第i个控制周期通过的流量；
根据所述下一个控制周期的启动系数以及所述驶入流向比计算下一个控制周期的反馈步长，计算公式为：
Figure BDA0003616872010000031
其中，
Figure BDA0003616872010000032
表示下一个控制周期的反馈步长，αi+1表示下一个控制周期的启动系数，
Figure BDA0003616872010000033
表示上游路口j相位的最大绿，
Figure BDA0003616872010000034
表示上游路口j相位的最小绿；
根据下一个控制周期的反馈步长计算下一个控制周期的上游路口关联相位的绿灯时长，计算公式为：
Figure BDA0003616872010000035
其中，
Figure BDA0003616872010000036
表示下一个控制周期的上游路口j相位的绿灯时长，正号表示正反馈，负号表示负反馈，
Figure BDA0003616872010000037
表示当前控制周期的上游路口j相位的绿灯时长，当所述。
进一步地，所述停车场最大容量包括停车场能够容纳的最大车流量。
进一步地，所述上游路口关联相位的信号控制参数包括：上游路口关联相位的绿灯时长、最大绿和最小绿。
本发明提供的停车场上游路口信号控制动态优化方法，针对停车场及上游信控路的口的协调管控，改变了传统的检测到拥堵时再进行管控，采用灵敏度设置，提前介入管控，渐进式地对信控方案进行优化，并且与传统的直接截流相比，本发明针对关联的转向进行综合协调，根据实时的流量进行动态优化，一方面避免了管控不及时引发的回溢和拥堵，另一方面提高了管控措施的针对性和精准性，保障了交通运行的综合权益。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的停车场上游路口信号控制动态优化方法的流程图。
图2为本发明提供的停车场上游路口示意图。
图3为本发明提供的停车场上游路口信号控制动态优化方法的具体实施方式流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
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。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种停车场上游路口信号控制动态优化方法，图1是根据本发明实施例提供的停车场上游路口信号控制动态优化方法的流程图，如图1所示，包括：
S110、确定停车场最大容量以及上游路口关联相位的信号控制参数；
在本发明实施例中，所述停车场最大容量包括停车场能够容纳的最大车流量。具体地，所述停车场可以容纳的最大容量，其大小基本等于停车场的最大停车位数，但由于部分停车场存在进出速度的差异而不同，进出速度较快的停车场最大容量略大于最大车位数，进出速度较小的停车场略则小于最大车位数，将停车场最大容量表示为Y。
在本发明实施例中，所述上游路口关联相位的信号控制参数包括：上游路口关联相位的绿灯时长、最大绿和最小绿。
具体地，在本发明实施例中，关联相位，即关联转向，指的是上游关联信号路口可直接流入影响下游停车场运行的转向所在的相位。以图2所示为例，从南进口的右转开始顺时针编号，转向1、5、9为关联相位。将关联相位表示为λj，其中j表示相位编号，所处相位的最小绿
Figure BDA0003616872010000041
最大绿
Figure BDA0003616872010000042
因此，如图3所示，首先要确定停车场最大容量Y、上游路口关联相位及各相位最大绿
Figure BDA0003616872010000043
和最小绿
Figure BDA0003616872010000044
S120、根据当前控制周期内停车场的流量数据确定当前控制周期结束时停车场动态负荷，并确定下一控制周期的启动系数；
在本发明实施例中，具体可以包括：
获取当前控制周期内流入停车场的第一车流量以及流出停车场的第二车流量；
根据当前控制周期开始时的停车场负荷、第一车流量以及第二车流量计算当前控制周期结束时的停车场负荷，
具体地，所述当前控制周期结束时的停车场负荷的计算公式为：
Qi+1＝Vi+Qi-Wi，
其中，Qi+1表示当前控制周期结束时的停车场负荷，Vi表示所述第一车流量，Wi表示所述第二车流量，Qi表示当前控制周期开始时的停车场负荷；
根据停车场最大容量、当前控制周期开始时的停车场负荷、第一车流量以及第二车流量计算下一控制周期的启动系数，
具体地，所述下一控制周期的启动系数的计算公式为：
Figure BDA0003616872010000045
其中，αi+1表示下一控制周期的启动系数，ξ表示第二车流量调节系数，m表示敏感度调节因子，Y表示停车场最大容量。
应当理解的是，如图3所示，检测当前控制周期内流入停车场的第一车流量Vi，流出停车场的第二车流量Wi，计算停车场动态负荷。考虑到优化方案计算与下发的时间差，控制周期的统计时长为截止到最后一个相位全红刚开启的时刻。启动系数不仅要考虑停车场的动态负荷，也要综合考虑其净流入速度，尤其在流量快速增长的初期即使动态负荷较小，但净流入速度较大，也应启动控制。具体计算如下：
Qi+1＝Vi+Qi-Wi，
其中，Qi+1为当前控制周期结束时的停车场负荷(pcu/h)，Qi为当前控制周期刚开始的停车场负荷(pcu/h)；Vi为当前控制周期内流入停车场的第一车流量(pcu/h)；Wi为当前控制周期内流出停车场的第二车流量(pcu/h)。αi+1为对应下一控制周期的启动系数；ξ为第二车流量调节系数，一般可取2～5；m为敏感度调节因子，一般可取2～4。ξ和m可根据实际调控的要求及灵敏度进行设置，取值越小，灵敏度越高。
S130、根据所述启动系数确定下一控制周期是否进行动态控制；
在本发明实施例中，具体可以包括：
将所述启动系数与影响因子进行对比；
当所述启动系数小于所述影响因子时，不进行动态控制；
当所述启动系数大于或者等于所述影响因子时，进行动态控制；
其中，所述影响因子小于1。
当所述启动系数大于所述影响因子时，进行动态控制，包括：
当所述启动系数大于所述影响因子时，将所述启动系数与所述反馈因子比较；
若所述启动系数大于或者等于所述影响因子且小于所述反馈因子，则进行正反馈控制；
若所述启动系数大于或者等于所述反馈因子且小于1，则进行负反馈控制；
若所述启动系数大于或者等于1，则关闭停车场入口；
其中所述影响因子小于所述反馈因子，且所述反馈因子小于1。
应当理解的是，根据步骤S120中计算得到的启动系数αi+1，与影响因子
Figure BDA0003616872010000051
反馈因子α0进行对比，判断上游路口的控制方式。当启动系数αi+1小于影响因子
Figure BDA0003616872010000052
说明停车场出入的影响对路口上游运行较小，不进行反馈；当启动系数αi+1处于影响因子
Figure BDA0003616872010000053
和反馈因子α0之间，进入正反馈控制阶段，关联相位绿灯时长增大，上限为最大绿，利于车流进入；当启动系数αi+1处于反馈因子α0和1之间，进入负反馈控制阶段，关联相位绿灯时长增大，下限为最小绿，延缓车流进入，均衡荷载。当启动系数αi+1大于1，关闭停车场入口，将上游路口的关联相位切换至最小绿，先行疏导车流驶出，避免进入车流集聚引发的范围拥堵。具体判断过程如下：
当
Figure BDA0003616872010000061
上游路口运行按照其自适应方案，不受下游停车场运行影响；
当
Figure BDA0003616872010000062
进入正反馈控制；
当α0≤αi+1＜1，进入负反馈控制；
当αi+1≥1，关闭停车场入口。
其中，αi+1为对应下一控制周期的启动系数，
Figure BDA0003616872010000063
为影响因子，α0为反馈因子，两者均根据管控的灵敏度进行设置，一般
Figure BDA0003616872010000064
S140、当确定进行动态控制时，根据当前控制周期上游路口关联相位确定下一控制周期的优化结果。
在本发明实施例中，具体可以包括：
当确定进行正反馈控制时，确定下一控制周期的优化结果为增大上游路口关联相位的绿灯时长；
当确定进行负反馈控制时，确定下一控制周期的优化结果为减小上游路口关联相位的绿灯时长；
当关闭停车场入口时，确定下一控制周期的优化结果为将上游路口关联相位调至最小绿。
应当理解的是，根据步骤S120确定的动态控制模式，对上游信号路口的关联相位进行优化，需要确定正、负反馈的步长。反馈的步长反应了优化的程度，这一过程期望精准化，因此需要考虑当下的停车场的动态负荷及关联相位对下游停车场的影响程度两大因素。关联相位的影响程度用驶入流向比表示，为了减小波动和干扰，采用连续三个控制周期的驶入流向比的算术平均数进行计算。
具体地，计算下一个控制周期的反馈步长并计算下一个控制周期的上游路口关联相位的绿灯时长，包括：
确定驶入流向比，其中所述驶入流向比的计算公式为：
Figure BDA0003616872010000065
其中，
Figure BDA0003616872010000066
表示驶入流向比，
Figure BDA0003616872010000067
表示上游路口j相位第i个控制周期驶入停车场的流量，表示上游路口j相位第i个控制周期通过的流量；
根据所述下一个控制周期的启动系数以及所述驶入流向比计算下一个控制周期的反馈步长，计算公式为：
Figure BDA0003616872010000068
其中，
Figure BDA0003616872010000069
表示下一个控制周期的反馈步长，αi+1表示下一个控制周期的启动系数，
Figure BDA00036168720100000610
表示上游路口j相位的最大绿，
Figure BDA00036168720100000611
表示上游路口j相位的最小绿；
根据下一个控制周期的反馈步长计算下一个控制周期的上游路口关联相位的绿灯时长，计算公式为：
Figure BDA00036168720100000612
其中，
Figure BDA00036168720100000613
表示下一个控制周期的上游路口j相位的绿灯时长，正号表示正反馈，负号表示负反馈，
Figure BDA0003616872010000071
表示当前控制周期的上游路口j相位的绿灯时长，当所述。
根据上述的优化结果执行下一控制周期的信号控制，并在下一控制周期后重复上述步骤S120～S140，从而实现不断的优化控制。
应当理解的是，本发明实施例提供停车场上游路口信号控制动态优化方法，流量增大时提前介入优化，避免了过大的波动和起伏，适用于流量增长期至消散期。等到流量逐渐变小，落入影响区间之外，上游路口按照自身的感应控制运行。
综上，本发明实施例提供的停车场上游路口信号控制动态优化方法，针对停车场及上游信控路的口的协调管控，改变了传统的检测到拥堵时再进行管控，采用灵敏度设置，提前介入管控，渐进式地对信控方案进行优化，并且与传统的直接截流相比，本发明针对关联的转向进行综合协调，根据实时的流量进行动态优化，一方面避免了管控不及时引发的回溢和拥堵，另一方面提高了管控措施的针对性和精准性，保障了交通运行的综合权益。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，包括：
确定停车场最大容量以及上游路口关联相位的信号控制参数；
根据当前控制周期内停车场的流量数据确定当前控制周期结束时停车场动态负荷，并确定下一控制周期的启动系数；
根据所述启动系数确定下一控制周期是否进行动态控制；
当确定进行动态控制时，根据当前控制周期上游路口关联相位确定下一控制周期的优化结果；
其中，根据所述启动系数确定下一控制周期是否进行动态控制，包括：
将所述启动系数与影响因子进行对比；
当所述启动系数小于所述影响因子时，不进行动态控制；
当所述启动系数大于或者等于所述影响因子时，进行动态控制；
其中，所述影响因子小于1。
2.根据权利要求1所述的停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，根据当前控制周期内停车场的流量数据确定当前控制周期结束时停车场动态负荷，并确定下一控制周期的启动系数，包括：
获取当前控制周期内流入停车场的第一车流量以及流出停车场的第二车流量；
根据当前控制周期开始时的停车场负荷、第一车流量以及第二车流量计算当前控制周期结束时的停车场负荷；
根据停车场最大容量、当前控制周期开始时的停车场负荷、第一车流量以及第二车流量计算下一控制周期的启动系数。
3.根据权利要求2所述的停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，所述当前控制周期结束时的停车场负荷的计算公式为：
Qi+1＝Vi+Qi-Wi，
其中，Qi+1表示当前控制周期结束时的停车场负荷，Vi表示所述第一车流量，Wi表示所述第二车流量，Qi表示当前控制周期开始时的停车场负荷；
所述下一控制周期的启动系数的计算公式为：
Figure FDA0004054906820000011
其中，αi+1表示下一控制周期的启动系数，ξ表示第二车流量调节系数，m表示敏感度调节因子，Y表示停车场最大容量。
4.根据权利要求1所述的停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，当所述启动系数大于所述影响因子时，进行动态控制，包括：
当所述启动系数大于所述影响因子时，将所述启动系数与反馈因子比较；
若所述启动系数大于或者等于所述影响因子且小于所述反馈因子，则进行正反馈控制；
若所述启动系数大于或者等于所述反馈因子且小于1，则进行负反馈控制；
若所述启动系数大于或者等于1，则关闭停车场入口；
其中所述影响因子小于所述反馈因子，且所述反馈因子小于1。
5.根据权利要求4所述的停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，当确定进行动态控制时，根据当前控制周期上游路口关联相位确定下一控制周期的优化结果，包括：
当确定进行正反馈控制时，确定下一控制周期的优化结果为增大上游路口关联相位的绿灯时长；
当确定进行负反馈控制时，确定下一控制周期的优化结果为减小上游路口关联相位的绿灯时长；
当关闭停车场入口时，确定下一控制周期的优化结果为将上游路口关联相位调至最小绿。
6.根据权利要求5所述的停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，当确定进行动态控制时，根据当前控制周期上游路口关联相位确定下一控制周期的优化结果，还包括：
计算下一个控制周期的反馈步长并计算下一个控制周期的上游路口关联相位的绿灯时长。
7.根据权利要求6所述的停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，计算下一个控制周期的反馈步长并计算下一个控制周期的上游路口关联相位的绿灯时长，包括：
确定驶入流向比，其中所述驶入流向比的计算公式为：
Figure FDA0004054906820000021
其中，
Figure FDA0004054906820000022
表示驶入流向比，
Figure FDA0004054906820000023
表示上游路口j相位第i个控制周期驶入停车场的流量，
Figure FDA0004054906820000024
表示上游路口j相位第i个控制周期通过的流量；
根据所述下一个控制周期的启动系数以及所述驶入流向比计算下一个控制周期的反馈步长，计算公式为：
Figure FDA0004054906820000025
其中，
Figure FDA0004054906820000026
表示下一个控制周期的反馈步长，αi+1表示下一个控制周期的启动系数，
Figure FDA0004054906820000027
表示上游路口j相位的最大绿，
Figure FDA0004054906820000028
表示上游路口j相位的最小绿；
根据下一个控制周期的反馈步长计算下一个控制周期的上游路口关联相位的绿灯时长，计算公式为：
Figure FDA0004054906820000029
其中，
Figure FDA00040549068200000210
表示下一个控制周期的上游路口j相位的绿灯时长，正号表示正反馈，负号表示负反馈，
Figure FDA00040549068200000211
表示当前控制周期的上游路口j相位的绿灯时长，当所述。
8.根据权利要求1所述的停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，所述停车场最大容量包括停车场能够容纳的最大车流量。
9.根据权利要求1所述的停车场上游路口信号控制动态优化方法，其特征在于，所述上游路口关联相位的信号控制参数包括：上游路口关联相位的绿灯时长、最大绿和最小绿。
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