專利名稱：一種交通信號優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及交通信號控制技術領域，特別涉及一種交通信號優(yōu)化方法。
背景技術：
道路交叉口交通信號優(yōu)化方法可分為利用歷史數據做離線優(yōu)化和利用實時車輛信息做在線優(yōu)化兩類。前者主要是定時控制，而后者可進一步分為非模型優(yōu)化方法和基于模型的優(yōu)化方法兩類。通常，基于模型的優(yōu)化方法能夠獲得更好的優(yōu)化結果。但是其局限在于，一方面，復雜多變的現(xiàn)實環(huán)境使得追求精確的優(yōu)化算法不一定能夠得到期望的控制效果；另一方面，這類算法往往計算復雜度較高，限制了問題規(guī)模的擴展。因此對于基于模型的信號優(yōu)化來說，研究計算量可控并能得到較優(yōu)解的啟發(fā)式搜索算法是具有特別意義的。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是如何提供一種交通信號優(yōu)化方法，以便能夠在計算量可控的條件下取得較好的優(yōu)化效果。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種交通信號優(yōu)化方法，其包括步驟A 設定優(yōu)化時間窗口包括N個最小單位時間段T ；設定第η個T結束時，車流i所對應的信號燈連續(xù)為紅燈或者綠燈的時間段T的個數為、(η)，判斷當前是否是第一個優(yōu)化時間窗口，如果是設定、(0) = 0，否則按照前一個優(yōu)化時間窗口所得控制序列的執(zhí)行結果設置、(0)；
設定第η個T結束時，車流i的排隊長度為Qi (η)，單位為車輛數，并且根據實際觀測值設置Cli(O)；設定第η個T時間內，道路交叉口各信號燈的信號相位為u (η)，且u (0)為全紅相位； 設定第η個T結束時，道路交叉口的相位狀態(tài)為PS (η)，并且ps (0)為全紅清場結束狀態(tài)；設定第η個T結束時，當前相位持續(xù)時間所包含T的個數為pt (η)，并且pt (0)= 0 ；設定η的初始值為0;創(chuàng)建決策樹的根節(jié)點T (0)，所述根節(jié)點T(O)包含節(jié)點信息、(0)、Qi(0)、u(O)、 ps(0)和 pt(0)；8:11自增1;根據約束條件，得到包含u (η)所有允許取值的集合Uad，創(chuàng)建對應Uad中每個u (η) 的節(jié)點Τ(η)，將Τ(η)作為T(n-l)的子節(jié)點連接到所述決策樹中；所述T(η)包含節(jié)點信息 ti (n)、qi (η)、u (η)、ps (η)禾口 pt (η)；
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C 判斷η是否等于N，如果等于，執(zhí)行步驟D，否則對所述決策樹進行剪枝操作，然后執(zhí)行步驟B;D 從所述決策樹中找到總等待時間最小的分支，獲得相應的控制序列；E 根據所述控制序列，輸出前k個綠燈相位的控制序列，執(zhí)行所述步驟A。優(yōu)選地，所述步驟A中，所述i的取值為從1到M,所述M為道路交叉口需要用信號控制的不同方向車流的總數；所述η的取值為從0到N。優(yōu)選地，所述步驟B中，所述約束條件包括u(n)& {η(η-\\η τ}, V+-l)e f/\{Mar};并且，u(η) = Uar，若 ps(n-l) = all_red ；并且，u (η) = u (η_1)，若 ps (η_1) = min_green ；并且，u (η) = Uar，若 ps(n-l) = normal_green 3^( -l)>7Vmr -Nai ；并且 u(n) e |v I Sj (ν) = \,j = argmaxj/1； (η -1)}|，若 pS (n_l) = end_of_al l_red 且
Mmax^^-l)}^^ ；
Z=I其中，Ua,為全紅相位；U為u(n)所有可能取值的集合；all_red表示處于全紅清場狀態(tài)，不能切換相位；min_green表示處于最小綠燈狀態(tài)，不能切換相位；normalgreen表示處于正常綠燈狀態(tài)，可以切換相位；end_0f_all_red表示處于全紅清場結束狀態(tài)，可以切換相位；N 為常值，表示紅燈的最長持續(xù)時間所包含的T的個數；N 為常值，表示全紅清場時間所包含的T的個數。優(yōu)選地，所述步驟B中，所述節(jié)點信息、(η)滿足下式
權利要求
1.一種交通信號優(yōu)化方法，其特征在于，包括步驟 A 設定優(yōu)化時間窗口包括N個最小單位時間段T ；設定第η個T結束時，車流i所對應的信號燈連續(xù)為紅燈或者綠燈的時間段T的個數為、(η)，判斷當前是否是第一個優(yōu)化時間窗口，如果是設定、(0) = 0，否則按照前一個優(yōu)化時間窗口所得控制序列的執(zhí)行結果設置、(0)；設定第η個T結束時，車流i的排隊長度為Qi (η)，單位為車輛數，并且根據實際觀測值設置1(0)；設定第η個T時間內，道路交叉口各信號燈的信號相位為u (η)，且u (0)為全紅相位； 設定第η個T結束時，道路交叉口的相位狀態(tài)為ps (η)，并且ps (0)為全紅清場結束狀態(tài)；設定第η個T結束時，當前相位持續(xù)時間所包含T的個數為pt (η)，并且pt (0) = 0 ； 設定η的初始值為0 ；創(chuàng)建決策樹的根節(jié)點T (0)，所述根節(jié)點T (0)包含節(jié)點信息、(0)、Qi (0)、u (0)、ps (0) 和 Pt(O)；B :n自增1 ；根據約束條件，得到包含u(n)所有允許取值的集合Uad，創(chuàng)建對應Uad中每個u(n)的節(jié)點T(n)，將T(n)作為T(n-l)的子節(jié)點連接到所述決策樹中；所述T(η)包含節(jié)點信息 ti (n)、qi (η)、u (η)、ps (η)禾口 pt (η)；C 判斷η是否等于N，如果等于，執(zhí)行步驟D，否則對所述決策樹進行剪枝操作，然后執(zhí)行步驟B ；D 從所述決策樹中找到總等待時間最小的分支，獲得相應的控制序列； E 根據所述控制序列，輸出前k個綠燈相位的控制序列，執(zhí)行所述步驟A。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A中，所述i的取值為從1到M，所述M為道路交叉口需要用信號控制的不同方向車流的總數；所述η的取值為從0到N。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，所述約束條件包括 u(n) G {u(n - l),Mar }，Mu{n -l)e f/\ {μ3Γ }；并且，u(η) = uar,若 ps(n-l) = all_red ；并且， u (η) = u (η-1),若 ps (η-1) = min_green ；并且，u (η) = uar, 若 ps (η-1) = normal_green 且 Hii(W-I)SiVmr-TVar;并且 u(n) e |v I s} (ν) = IJ = argmaxj^. (η -1)}| ps (η-1) = end_of_all_red 且Mmax{^( -l)}>7Vmr ；z=l其中，為全紅相位；U為u(η)所有可能取值的集合；all_red表示處于全紅清場狀態(tài)，不能切換相位；min_green表示處于最小綠燈狀態(tài)，不能切換相位；normal_green表示處于正常綠燈狀態(tài)，可以切換相位；end_0f_all_red表示處于全紅清場結束狀態(tài)，可以切換相位；N 為常值，表示紅燈的最長持續(xù)時間所包含的T的個數；N 為常值，表示全紅清場時間所包含的T的個數。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，所述節(jié)點信息、(η)滿足下
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，所述節(jié)點信息Qi(η)滿足下式
6.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，所述節(jié)點信息pt(η)滿足下式并且，所述節(jié)點信息ps (η)的取值根據以下情況確定若 ps(n_l) = min_green 且pt (η) < Nmg，或ps (η_1) = end—of—all—red且pt (η) < Nmg, 貝Ij ps (η) = min—green ；若 ps (n-1) = min—green 且 pt (η) = Nmg，或 ps (n-1) = normal_green 且 u(n)= u (n_l)，或 ps (n_l) = end—of_all—red 且 pt (η) = Nmg，貝Ij ps (η) = normal_green ；若 ps(n_l) = normal_green 且 pt (η) < Nar，或 ps (η_1) = all—red 且 pt (η) <Nar，貝Ij ps (η) = all—red ；若 ps(n-l) = normal_green 且 u (η) ^ u (n-1)且 pt(n) = Nar，或 ps (n_l) = all—red 且 pt (η) = Nar，貝Ij ps (η) = end—of—all—red ；其中，Nmg為常值，表示綠燈的最短持續(xù)時間所包含的T的個數。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括 Cl 判斷η是否等于N，如果等于，執(zhí)行步驟D，否則執(zhí)行C2 ；C2 判斷節(jié)點T (η)的個數是否大于Nlim，如果不大于，執(zhí)行步驟B，否則利用下面公式， 計算對應每個所述節(jié)點T(η)的效用值力嚴(《 + 1| )并按照降序排列 D^(n + l\n) = ^dr(n) + Td:(n% df (π +1) = df (η) + Td; (η) + (In)Tdj ( + l)；d (η) = ZlMk)-'
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟E中，所述前k個綠燈相位的控制序列包括所述前k個綠燈相位對應的u (η)，以及所述前k個綠燈相位中的每個綠燈相位后面的全紅相位對應的u (η)。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟E具體包括步驟El 根據所述控制序列，判斷第一個綠燈相位時間及其后的全紅相位時間所包含的T 的個數是否大于Nsub，如果大于，輸出前1個綠燈相位的控制序列，執(zhí)行所述步驟Α，否則執(zhí)行步驟Ε2;所述Nsub為常值；Ε2 輸出前k'個綠燈相位的控制序列，執(zhí)行所述步驟A。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述前k'個綠燈相位的控制序列中，前 k'個綠燈相位時間及所述前k'個綠燈相位中的每個綠燈相位后面的全紅相位時間所包含的T的個數之和小于等于Nsub，并且前k' +1個綠燈相位時間及所述前k' +1個綠燈相位中的每個綠燈相位后面的全紅相位時間所包含的T的個數之和大于Nsub。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交通信號優(yōu)化方法，涉及交通信號控制領域。所述方法包括步驟A創(chuàng)建決策樹的根節(jié)點T(n)；Bn自增1；根據約束條件，創(chuàng)建對應Uad中每個u(n)的節(jié)點T(n)，將T(n)作為T(n-1)的子節(jié)點連接到所述決策樹中；C判斷n是否等于N，如果等于，執(zhí)行步驟D，否則對所述決策樹進行剪枝操作，然后執(zhí)行步驟B；D從所述決策樹中找到總等待時間最小的分支，獲得相應的控制序列；E根據所述控制序列，輸出前k個綠燈相位的控制序列，執(zhí)行所述步驟A。本發(fā)明的交通信號優(yōu)化方法，能夠明顯減少道路交叉口所有車輛的總等待時間，同時，由于對決策樹進行了剪枝操作，使得所述方法的計算量可控，便于推廣。
文檔編號G08G1/08GK102411847SQ201110219998
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權日2011年8月2日
發(fā)明者孟華東, 李進源, 王希勤 申請人:清華大學