一种基于双重调控模型的子区交通控制方法及系统

本发明涉及交通控制及自动控制，尤其涉及一种基于双重调控模型的子区交通控制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、汽车保有量的增加已经使得交通拥堵成为我国经济发展的难题，交通拥堵不仅仅会增加然后消耗与尾气排放，还会降低城市居民的幸福度，阻碍幸福文明城市的建设和发展，解决交通拥堵问题，具有很高的理论意义与现实价值。

3、近年来，各种交通控制手段层出不穷，例如基于强化学习的交通控制策略、基于博弈理论的交通控制策略、基于智能优化算法的交通控制策略等。这些方法虽然都在各自关注的领域上给出了解决交通拥堵的方案，但是缺乏对城市子区交通的层次结构的考虑。

4、交通区域的层次结构，是指在一个交通区域中，边界交叉口与内部交叉口扮演了不同的角色。对于边界交叉口而言，其主要是两个重要责任：第一是控制内部车辆总数，防止内部交通区域出现溢流现象，其二是与其他子区直接交互，并基于本子区的容量和大小对进出车流进行放行控制。但对于内部交叉口而言，其主要目的就是最大限度的提高交通通行能力、减少交通排放。

5、现有技术的交通控制方法中忽略了交通的层次结构控制方法，一定程度上导致了交通控制方法泛化性、控制效果的下降。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于双重调控模型的子区交通控制方法及系统，结合子区边界调控与改进式max-pressure方法的子区内部调控实现双重调控，克服了现有交通子区控制方法中对交通子区层次结构考虑较少的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、本发明第一方面提供了一种基于双重调控模型的子区交通控制方法，包括以下步骤：

4、获取目标交通子区的车流数据，绘制宏观基本图，通过对交通子区宏观基本图形状进行标定求取目标区域交通子区内部的最佳累计车辆数目；

5、通过反馈控制策略，依照内部累计车辆与最佳累计车辆数目的差对边界交叉口进行绿灯配时调整，使交通子区内部维持最佳累计车辆数目；

6、根据交通子区内部交叉口群位置对内部区域进行再划分，利用最大压强法对再划分后的内部区域交通信号协调控制。

7、进一步的，绘制宏观基本图得具体步骤为：

8、根据车流数据对交通子区进行流量输入；

9、在输入过程中逐步增大流量，利用道路检测器获取采样数据；

10、根据交通子区中累计车辆数与车辆行程到达数之间的关系绘制宏观基本图。

11、进一步的，通过对交通子区宏观基本图形状进行标定的具体步骤为：

12、通过k-means聚类算法对宏观基本图中的散点数据进行时序切割，切割出自由流阶段，临界流阶段和拥挤流阶段；

13、通过对中间临界流阶段进行求取平均值得到车辆的最佳的累计车辆数。

14、进一步的，依照内部累计车辆与最佳累计车辆数目的差对边界交叉口进行绿灯配时调整的具体步骤为：

15、确定边界调控交叉口对象和边界交叉口相位模式；

16、利用历史平均模型基于过去十分钟的流量预测设定时刻后调控路口入口道未来短时流量大小和驶离车道流量大小；

17、利用道路检测器，检测出交通子区内部累计车辆与最佳累计车辆数目的差；

18、根据入口道未来短时流量大小、驶离车道流量大小和内部累计车辆与最佳累计车辆数目的差进行绿灯配时。

19、进一步的，根据交通子区内部交叉口群位置对内部区域进行再划分的具体步骤为：对包含内部交叉口而不包含边界交叉口的区域进行细分，分为包含靠近边界交叉口的内部交叉口群a与只包含非靠近边界交叉口的内部交叉口群b。

20、更进一步的，利用最大压强法对再划分后的内部区域交通信号协调控制的具体步骤为：

21、根据再划分的内部区域定义相位压强；

22、根据交叉口的不同位置分别计算不同时刻交叉口的最大压强相位；

23、根据最大压强相位在当前时刻的累计持续时间以及与上一时刻的最大压强相位比较结果，对内部区域交通信号进行控制。

24、更进一步的，根据再划分的内部区域定义相位压强的具体步骤为：

25、对于内部交叉口群b，按照相位划分车道，相位的压强为当前相位所关联进口车道车辆数与对应出口车道车辆数的差值；

26、对于内部交叉口群a，相位的压强为当前相位所关联车道减去对应出口车道静止车辆数。

27、本发明第二方面提供了一种基于双重调控模型的子区交通控制系统，包括：

28、数据获取模块，被配置为获取目标交通子区的车流数据，绘制宏观基本图，通过对交通子区宏观基本图形状进行标定求取目标区域交通子区内部的最佳累计车辆数目；

29、第一重调控模块，被配置为通过反馈控制策略，依照内部累计车辆与最佳累计车辆数目的差对边界交叉口进行绿灯配时调整，使交通子区内部维持最佳累计车辆数目；

30、第二重调控模块，被配置为根据交通子区内部交叉口群位置对内部区域进行再划分，利用最大压强法对再划分后的内部区域交通信号协调控制。

31、本发明第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法中的步骤。

32、本发明第四方面提供了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法中的步骤。

33、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

34、本申请公开了一种基于双重调控模型的子区交通控制方法及系统，首先通过宏观基本图理论对交通子区宏观基本图形状进行标定，求取子区内部的最佳累计车辆数目。随后通过反馈控制策略，依照内部累计车辆与最佳累计车辆数的差对边界交叉口进行绿灯配时调整，控制交通流的进出，维持子区内部车辆数目。在内部累计车流保持最佳的情况下，对于子区内部交叉口群，本发明对内部区域进行再划分，利用改进式最大压强法(max-pressure)进行协调控制。

35、本发明在双重调控模型中，子区外部的边界控制能够很好的减少子区内部发生溢流现象的概率，为子区内部的有效调控奠定了基础。子区内部的调控方法能够很好保证最大化交通吞吐量，有效缓解交通压力、减少交通排放。本发明通过子区内外部的双重调控，实现了交通区域的高效稳定的协调控制。

36、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于双重调控模型的子区交通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法，其特征在于，绘制宏观基本图得具体步骤为：

3.如权利要求1所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法，其特征在于，通过对交通子区宏观基本图形状进行标定的具体步骤为：

4.如权利要求1所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法，其特征在于，依照内部累计车辆与最佳累计车辆数目的差对边界交叉口进行绿灯配时调整的具体步骤为：

5.如权利要求1所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法，其特征在于，根据交通子区内部交叉口群位置对内部区域进行再划分的具体步骤为：对包含内部交叉口而不包含边界交叉口的区域进行细分，分为包含靠近边界交叉口的内部交叉口群a与只包含非靠近边界交叉口的内部交叉口群b。

6.如权利要求5所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法，其特征在于，利用最大压强法对再划分后的内部区域交通信号协调控制的具体步骤为：

7.如权利要求6所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法，其特征在于，根据再划分的内部区域定义相位压强的具体步骤为：

8.一种基于双重调控模型的子区交通控制系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法。

10.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的基于双重调控模型的子区交通控制方法。

技术总结本发明公开了一种基于双重调控模型的子区交通控制方法及系统，涉及交通控制及自动控制技术领域。该方法包括步骤：获取目标交通子区的车流数据，绘制宏观基本图，通过对交通子区宏观基本图形状进行标定求取目标区域交通子区内部的最佳累计车辆数目；通过反馈控制策略，依照内部累计车辆与最佳累计车辆数目的差对边界交叉口进行绿灯配时调整，使交通子区内部维持最佳累计车辆数目；根据交通子区内部交叉口群位置对内部区域进行再划分，利用最大压强法对再划分后的内部区域交通信号协调控制。本发明克服了现有交通子区控制方法中对交通子区层次结构考虑较少的缺陷。技术研发人员：朱文兴,龚宝林,马晓龙受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27