交叉口相位自适应信号控制优化方法

目前对交叉口信号控制问题的研究大多基于固定的相位相序方案,或在几种特定的相位相序方案中进行选择,难以适应交通流的时变特性,在交叉口交通流不均衡的情况下无法充分发挥交叉口的运行效率。针对该问题,提出一种交叉口相位自适应信号控制方法。首先根据交叉口交通流之间的冲突关系,构建了交叉口信号相位集。结合信号控制领域知识,形成了对交叉口相位相序方案、绿灯时长方案及相关约束的数学描述。在此基础上,建立了交叉口相位自适应信号控制的双层规划模型。上层规划以车辆的释放量最大为目标,以相位唯一性约束、车流连续性约束、周期完整性约束为约束条件,对相位相序方案进行优化。下层规划以车辆释放效率最大为目标,以车流最小、最大绿灯时长为约束,对相位绿灯时长进行优化,并将结果返回上层规划。通过上、下层之间的交互,实现对相位相序及绿灯时长的同步优化。为验证方法的有效性,在交叉口非饱和、饱和、过饱和状态下,将该方法与定相位控制、NEMA双环相位结构控制、基于排队长度的贪心控制等方法进行了对比。结果表明:在交叉口不同状态下,与其他方法相比,该方法在车辆释放效率、平均停车延误、平均停车次数、交叉口排队长度等方面均表现出一定的优越性。