基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略

1.本实施例涉及绿波控制技术领域，尤其涉及一种基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略。


背景技术：

2.与本发明方案相关的现有技术包括：
3.[1]张存保,冉斌,梅朝辉等.车路协同下道路交叉口信号控制优化方法[j].交通运输系统工程与信息,2013,13(03):40-45.张存保等利用车路协同技术，通过路侧设备获取车辆信息，并以交叉口延误时间和停车次数最小为目标，提出了基于车路协同的单点信号控制优化方法；
[0004]
[2]梅朝辉.车路协同环境下干线交叉口信号协调控制方法研究[d].武汉理工大学,2014.梅朝辉在提出的基于车路协同的单车协同车速引导和多车协同车速引导模型的基础上，构建了动态速度引导和动态信号配时的优化模型；
[0005]
[3]吴伟,马万经,杨晓光.车路协同环境下基于动态车速的相位差优化模型[j].控制理论与应用,2014,31(04):519-524.吴伟等建立了速度与相位差的关系模型，以实现干道交通流不停车通过量最大且延误最小的目的；
[0006]
[4]荆彬彬,卢凯,鄢小文等.车路协同下基于速度引导的双周期干道绿波协调控制方法[j].华南理工大学学报(自然科学版),2016,44(08):147-154.荆彬彬等针对传统绿波协调控制的车辆周期性停车问题，提出了一种基于车辆加速和减速引导的双周期干线协调控制方法；
[0007]
[5]高志波.基于车路协同环境的干线信号控制方法研究[d].长沙理工大学,2018.高志波提出了车路协同环境下的单交叉口协调优化模型，并改进了传统的multiband模型，根据建立的分级协调控制框架提出一种进行动态速度引导与信号配时的集成优化控制模型；
[0008]
[6]金宇.车路协同环境下干线交通信号协调控制方法研究[d].哈尔滨工业大学,2020.金宇利用车路协同的车速引导策略，结合车速诱导和信号控制策略，以交叉口车辆平均pi指标最小为目的，提出一种基于车路协同的干线信号协调控制方法；
[0009]
[7]刘小明,魏向达,董路熙等.基于轨迹数据的干线绿波协调控制效果评价[j/ol].桂林理工大学学报,2022(01):1-11[2022-04-05].刘小明等提出一种基于车辆轨迹数据的干线绿波协调控制的方案，通过获得的车辆轨迹数据统计车辆的od矩阵，将理论车辆与实际数据搭建干线绿波协调控制仿真进行验证。
[0010]
以上现有技术普遍存在以下缺陷和不足：
[0011]
(1)目前的研究中干线绿波协调控制中存在着无法灵活适应高峰期间左右转汇入量的动态变化的问题，导致在高峰或波动较为频繁的平峰时段绿波控制效果较差，对相位差与绿信比动态调整的研究较少。
[0012]
(2)多数研究都是针对单个交叉口进行信号控制优化，没有根据实际的高峰、平峰
交通流、汇入车辆的动态变化来进行实时调节。
[0013]
(3)多数研究都是针对延误时间和停车次数等数量较少的交通评价指标进行评价。


技术实现要素：

[0014]
有介于此，本发明提供一种基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略。针对干线延误、停车次数、行程时间、排队长度、各转向车辆汇入量增加等交通评价指标进行对比评价。
[0015]
针对目前的研究中干线绿波协调控制中存在着无法灵活适应高峰期间左右转汇入量的动态变化的问题，导致在高峰或波动较为频繁的平峰时段绿波控制效果较差，对相位差与绿信比动态调整的研究较少的现状。其结合车路协同技术根据交通量的变化调整绿灯时间和相位差，以及消除相位过渡的绿灯时间浪费，使有效绿灯时间得以充分利用。
[0016]
其针对上游交叉口汇入的滞留车辆与该交叉口的到达车辆的动态变化问题及相位过渡时间造成的直行绿灯时间浪费问题，通过该控制策略以使上游交叉口左右直汇入车辆尽可能形成饱和车队编组，提高直行通过量，达到动态优化相位差以适应交通量的动态变化问题、减少相位之间的过渡导致的绿灯时间浪费的目的。
[0017]
其应用仿真软件vissim对该控制策略进行仿真验证，对比不同条件下干线各交叉口的延误、行程时间等指标的变化，通过实例验证车路协同条件下的干线绿波协调控制效果有效提升，在一定范围内，随着汇入交通量的增加，其优化效果越明显，干线交叉口运行状态提升；在实验组最佳优化效果中，干线延误降低了52.6％，停车次数减少了66.5％，行程时间减少了37.7％，排队长度降低了59.5％，各转向车辆汇入量增加了9.58％，结果表明该控制策略能有效减少直行车流的行程时间、减少直行车流的车辆滞留量、减少相位之间过渡造成的绿灯时间浪费，优化干线协调控制效果，提高干线通行效率。
[0018]
本实施例具体采用以下技术方案：
[0019]
一种基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，其特征在于：通过路侧设备采集上游交叉口的左右转汇入量及当前交叉口前一周期的直行滞留量，计算相邻两交叉口的相位差提前时间和相位差，以减少直行车流的行程时间；通过路侧设备采集绿波直行相位绿灯期间的车辆到达数据，再计算绿波直行相位的绿灯延长时间，以减少直行车流的车辆滞留量；最后通过路侧设备、边缘计算设备、obu设备及路侧显示设备进行车速引导，促进各转向车流保持车队编组，以减少相位过渡造成的直行绿灯时间浪费。
[0020]
进一步地，其具体包括以下步骤：
[0021]
步骤s1：根据输入流量，计算各交叉口周期时长，选取确定公共周期；
[0022]
步骤s2：根据各相位的汇入交通量，计算各相位信号配时；
[0023]
步骤s3：根据交叉口间距、诱导速度，计算相邻交叉口相位差；
[0024]
步骤s4：根据交叉口停止线前车辆的到达情况，确定诱导策略，进行车速诱导；
[0025]
步骤s5：根据车速诱导方案，对信号配时进行优化；
[0026]
步骤s6：当干线协调控制运行时间内，重复执行步骤s1-步骤s5。
[0027]
进一步地，信息采集模块、信号配时模块及车速引导模块。
[0028]
所述信息采集模块通过路侧设备rsu采集上游交叉口的左右转汇入量、当前交叉
口前一周期的直行滞留量及绿波直行相位绿灯结束时刻的车辆到达数据，再分别进行计算相邻两交叉口的相位差提前时间和相位差、绿波直行相位的绿灯延长时间；
[0029]
通过所述信号配时模块结合绿波优先相位绿灯延长策略和相位差动态调整策略，调整并更新当前交叉口当前周期的信号配时方案和下游交叉口当前周期的信号配时方案；
[0030]
所述车速引导模块，结合路侧设备、边缘计算设备、车载单元设备obu及路侧显示设备进行车速引导策略，使上游交叉口左右直三个转向汇入车流形成车队编组，并追赶上前一转向车队，以减少相位之间过渡的绿灯时间浪费。
[0031]
进一步地，所述绿波优先相位绿灯延长策略具体包括：
[0032]
(1)延长单位绿灯时间
[0033]
在交叉口进口道停车线处设置检测器，在信号控制器内预设一个初始绿灯时间，当该相位绿灯时间结束前的最后一秒，检测器未检测到有车辆通行时，则置换到其他相位；当检测器检测到有车辆到达停止线时，则依次延长一个单位绿灯时间，直至检测器未检测到有车辆到达或该相位的绿灯时间已为最大绿灯时间，再置换到其他相位；初始绿灯时间等于最小绿灯时间减去一个单位绿灯延长时间，实际绿灯时间应大于等于最短绿灯时间且小于最大绿灯时间；
[0034]
(2)计算延长绿灯时间后当前交叉口各相位的绿灯时间：
[0035]
位相序采用搭接相位，第一相位为目标优先相位，其余相位为非优先相位；其中，可调整缩短的相位为第三相位、第四相位、第五相位，优先相位绿灯时间需求量调整如下：先缩短第三相位绿灯时间至最小绿灯时间，再均匀缩短第四相位、第五相位绿灯时间；
[0036]
通过检测器检测直行车辆到达情况，对第一相位绿灯时间延长，减少直行滞留量，同步进行周期平衡，对第三相位、第四相位、第五相位，的绿灯时间进行折减，从而减少左右转的汇入车辆；
[0037]
1)当所需的绿灯时间调整量g
de
满足：
[0038]gde
≤g
de,max(i,3)
ꢀꢀ
(4-2)
[0039]
式中：
[0040]gde
——绿灯需求调整量，s；
[0041]gde,max(i,3)
——第三相位最大可调整绿灯时间，s；
[0042]
只需对第三相位绿灯时间g
i,3
进行缩短，其余相位不变，获得调整后的各相位绿灯时间为：
[0043][0044]
式中：
[0045]gi,3
——第三相位绿灯时间，s；
[0046]gi,1
——第一相位绿灯时间，s；
[0047]
2)当所需的绿灯时间调整量g
de
满足：
[0048]gde
＞g
de,max(i,3)
ꢀꢀ
(4-4)
[0049]
需先对第三相位绿灯时间g
i,3
进行缩短至其最小绿灯时间g
min(i,3)
，再分别对第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间依次均匀缩短直至剩余需要的绿灯时间减量g
left-de
为0；
[0050]
当对第三相位缩减后，剩余需要的绿灯时间减量为：
[0051]gi,5left-de
＝g
i,5de-g
i,5de,max(i,3)
ꢀꢀ
(4-5)
[0052]
式中：
[0053]gleft-de
——第三相位绿灯时间，s；
[0054]
获得调整后的第一、第三相位绿灯时间为：
[0055][0056]
此时，第四、第五相位绿灯时间计算如下：
[0057]
①
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间满足条件：
[0058][0059]
式中：
[0060]gi,4
——第四相位绿灯时间，s；
[0061]gphase,4
——第四相位需调整的绿灯时间，s；
[0062]gmin(i,4)
——第四相位最小绿灯时间，s；
[0063]gi,5
——第五相位绿灯时间，s；
[0064]gphase,5
——第五相位需调整的绿灯时间，s；
[0065]gmin(i,5)
——第五相位最小绿灯时间，s；
[0066]
有：
[0067][0068]
②
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间满足条件：
[0069][0070]
有：
[0071][0072]
式中：
[0073]gde,max(i,4)
——第四相位最大可调整绿灯时间，s；
[0074]
③
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
满足：
[0075][0076]
有：
[0077][0078]
式中：
[0079]gde,max(i,5)
——第五相位最大可调整绿灯时间，s。
[0080]
进一步地，所述相位差动态调整策略具体为：
[0081]
当前交叉口恢复到初始配时前，计算该交叉口上一周期对下游交叉口相位差的影响；相位差调整首先根据初始输入流量估算初始排队长度，设置一个初始相位差os，通过在交叉口停止线前设置检测器检测上游交叉口的左右转汇入量及当前交叉口前一周期的直行滞留量，计算新的实时相位差os
new
，比较初始相位差与实时的相位差变化量δos，计算相位差的提前或滞后量：
[0082]
(1)计算相位差提前时间及相位差
[0083]
1)计算下游交叉口的直行滞留与左右转汇入量；
[0084][0085]
式中：
[0086]
veh
1(i+1)
——下游交叉口单车道直行车辆数，veh；
[0087]
veh
l(i+1)
——上游交叉口左转汇入车辆数，veh；
[0088]
veh
r(i+1)
——上游交叉口右转汇入车辆数，veh；
[0089]
veh
unclear(i+1)
——下游交叉口直行滞留车辆数，veh；
[0090]ns(i+1)
——下游交叉口直行车道数；
[0091]
t
clean-s(i+1)
——下游交叉口直行滞留+左右转汇入剩余直行流量所需要绿灯清空
[0092]
cap
s(i+1)
——下游交叉口直行车道通行能力，veh/h；
[0093]
2)根据左右转汇入量判断左转头车在左转期望速度行驶下是否会在该交叉口第一相位方向的进口道停止线前停车，并分别计算此时的相位差提前时间及相位差；
[0094]
①
当满足条件即左右转汇入头车在左右转汇入时间t
lr(i)
内以期望速度v
desire-l(i)
行驶通过该交叉口之间的路段l
l-s(i)
，会产生停车排队，此时：
[0095][0096]
式中：
[0097]
——下游交叉口的相位差提前时间，s；
[0098]
t
clean-s,1(i)
——上游交叉口左右转汇入流量在一个周期内的绿灯清空时间，s；
[0099]
t
loss(i,0)
——相位启动损失时间，s；
[0100]
os
new(i+1)
——实时相位差，s；
[0101]
t1——直行汇入车队追上左转汇入车队所需要的时间，s；
[0102]
t2——剩余路程按左右直排队头车的行驶速度通行所需要的时间，s；
[0103]
②
当满足条件时，即左右转汇入头车在左右转汇入时间t
lr(i)
内以期望速度v
desire-l(i)
行驶通过该交叉口之间的路段l
l-s(i)
，不会停车排队，此时：
[0104][0105]
根据实时相位差与初始相位差的差值δos
(i+1)
＝os
new(i+1)-os
i+1
，得到相位差变化量；
[0106]
(2)调整相位差
[0107]
在当前交叉口i的周期结束时刻，估算下游交叉口i+1的非优先相位绿灯延长时间或绿灯早断时间；
[0108]
1)判断不同周期已运行时间下的可调整相位数，如公式(4-16)所示；
[0109]
①
当周期已运行时间落在第四相位绿灯期间及以前的期间，可调整相位数为3；
[0110]
②
当周期已运行时间落在第五相位绿灯及黄灯期间，可调整相位数为2；
[0111]
③
当周期已运行时间落在第六相位绿灯及黄灯期间，可调整相位数为1；
[0112]
2)重新计算各相位最大可调整绿灯时间；
[0113][0114]
式中：
[0115]gnew-de,max
——调整后最大可调整绿灯时间，s；
[0116]
3)将相位差变化量分配至各可缩减相位，直至该相位最大可调整绿灯时间为0；
[0117][0118]
式中：
[0119]gnew-de,max(m)
——第m相位最大可调整绿灯时间，s；
[0120]
δgm——各相位绿灯时间变化量，s；
[0121]
|δos
(i+1)
|——相位差变化量绝对值，s；
[0122]
(3)计算下游交叉口各相位绿灯时间
[0123]
1)当δos
(i+1)
＞0时，意味着直行滞留与左右转汇入量小于初始估计值时，需要对下游交叉口第三、第四及第五相位进行绿灯延长，以延后启亮下游交叉口的第一相位的绿灯时间，不同相位数调整方案下的各相位绿灯时间变化计算见公式(4-19)至公式(4-21)；
[0124]
2)当δos
(i+1)
＜0时，意味着直行滞留与左右转汇入量大于初始估计值时，需要对下游交叉口第三、第四及第五相位进行绿灯早断，以提前启亮下游交叉口的东向直行绿灯，不同相位数调整下的各相位绿灯时间变化计算见公式(4-22)至公式(4-24)；
[0125]
(4)更新下游交叉口信号配时
[0126]
更新红灯结束时间、绿灯结束时间后，该交叉口恢复到初始配时，不影响当前交叉口：
[0127][0128]
式中：
[0129]gde,max(i,m)
——第i交叉口第m相位的最大可调整绿灯时间，s；
[0130]
δg——绿灯时间延长量，s；
[0131]gi,m
——第i交叉口第m相位的当前绿灯时间，s；
[0132]gmin(i,m)
——第i交叉口第m相位的最小绿灯时间，s；
[0133]gde,all(i)
——各相位最大可调整绿灯时间总量，s；
[0134]ci
——第i交叉口当前周期时长，s；
[0135]
t
lr(i)
——第i交叉口左右转汇入时间，s；
[0136]
a——黄灯及全红时间，3s。
[0137]
进一步地，所述车速引导策略具体为：
[0138]
(1)车辆在绿灯期间到达，且上一周期排队车辆已经完全消散，则引导车辆加速通过交叉口；
[0139]
(2)车辆在绿灯期间到达，且上一周期排队车辆没有完全消散，车辆需要先减速慢行或停车再通过停车线，若绿灯时间充足，则引导车辆减速，紧随前车，使其恰好在排队车辆刚好消散时到达停止线；若绿灯时间不足，车辆需要在下一周期绿灯才能通过交叉口，则引导车辆减速到允许的速度范围，使其在下一周期绿灯开启后能够通过停止线；
[0140]
(3)车辆在红灯期间到达，此时车辆需要减速停车，并等待下一周期绿灯亮起才能启动通过停车线，则引导车辆加速，使其在本周期绿灯时期通过交叉口，或者可以引导车辆减速，在下一周期绿灯开启后通过停止线。
[0141]
进一步地，所述车速引导策略借助vissim软件的com接口，在路侧设备采集车辆的实时速度、位置等信息后利用外部程序进行实时计算，并将计算结果生成指令返回到vissim中，从而实现对车辆的速度引导和信号控制参数的实时优化
[0142]
与典型现有技术相比较，本发明及其优选方案的主要区别和优势包括：
[0143]
1、绿波优先相位绿灯延长策略
[0144]
现有技术：最大绿波带法；最小延误法。最大绿波带法是以绿波通过带宽最大化为目标，通过优化相位差来获取的最大的通行效益，使车辆能连续通过交叉口。最小延误(或停车次数)法以最小延误(或停车次数)为目标，建立车辆延误(停车次数)与相位差之间的函数关系，基于实际交通数据进行优化计算，获取一组最优的相位差，使目标最优。
[0145]
本方案：相位相序采用搭接相位，第一相位(东向直行)为目标优先相位，其余相位为非优先相位；其中，可调整缩短的相位为第三相位(西向直左)、第四(南向直左)、第五相位(北向直左)，优先相位绿灯时间需求量调整如下：先缩短第三相位绿灯时间至最小绿灯时间，再均匀缩短第四相位、第五相位绿灯时间，具体计算见公式(4-2)至公式(4-12)。
[0146]
2、相位差动态调节策略
[0147]
现有常用技术：步骤如下：(1)计算初始公共周期时长(2)计算交叉口间距(3)计算最佳理想交叉口间距(4)确定最合适的理想信号位置(5)计算最终选定的公共信号周期(6)
计算各交叉口协调相位绿灯损失率(7)计算各交叉口初始相位差(8)计算绿波带宽度。最终确定固定的信号相位和绿波带宽度，并不能实时动态调整。
[0148]
本方案：当前交叉口恢复到初始配时前，计算该交叉口上一周期对下游交叉口相位差的影响：东向直左绿灯延长，导致南北向直左绿灯时间的减少，从而影响上一周期左右转汇入量，再加上下游交叉口上一周期直行滞留量，最终影响下游交叉口的相位差。相位差调整首先根据初始输入流量估算初始排队长度，设置一个初始相位差os，通过在交叉口停止线前设置检测器检测上游交叉口的左右转汇入量及当前交叉口前一周期的直行滞留量，计算新的实时相位差os
new
，比较初始相位差与实时的相位差变化量δos，计算相位差的提前或滞后量。
[0149]
3、车速引导策略
[0150]
现有：梅朝辉、高志波等人通过车路协同环境干线交叉口单车速度引导和多车速度协同引导均采用dsds模型。
[0151]
本方案：可以借助vissim软件的com接口，在路侧设备采集车辆的实时速度、位置等信息后利用外部程序进行实时计算，并将计算结果生成指令返回到vissim中，从而实现对车辆的速度引导和信号控制参数的实时优化。
附图说明
[0152]
下面结合附图和具体实施方式对本实施例进一步详细的说明：
[0153]
图1是本发明实施例干线信号协调优化流程图。
[0154]
图2是本发明实施例绿灯下引导车辆加速通过交叉口策略图。
[0155]
图3是本发明实施例绿灯下引导车辆减速策略图。
[0156]
图4是本发明实施例红灯下引导车辆策略图。
[0157]
图5是本发明实施例基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略的控制逻辑图。
[0158]
图6是本发明实施例基于直行优先的干线绿波车路协同控制框架图。
[0159]
图7是本发明实施例基于直行优先的干线绿波车路协同控制示意图。
[0160]
图8是本发明实施例延长单位绿灯时间示意图。
[0161]
图9是本发明实施例车速引导控制流程图。
具体实施方式
[0162]
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
[0163]
1、控制策略简述
[0164]
本实施例针对交叉口前直行滞留量、直行达到总量的动态变化问题及相位过渡造成的直行绿灯时间浪费问题，结合车路协同技术，以减少直行车流的滞留量、提高直行通过流量、减少直行车流行程时间为目标，提出基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略。
[0165]
通过路侧设备采集上游交叉口的左右转汇入量及当前交叉口前一周期的直行滞留量，计算相邻两交叉口的相位差提前时间和相位差，以减少直行车流的行程时间；同时，通过路侧设备采集绿波直行相位绿灯期间的车辆到达数据，再计算绿波直行相位的绿灯延长时间，以减少直行车流的车辆滞留量；最后通过路侧设备、边缘计算设备、obu设备及路侧
显示设备进行车速引导，促进各转向车流保持车队编组，减少相位过渡造成的直行绿灯时间浪费，减少行程时间，降低干线交通延误。
[0166]
2、模型假设
[0167]
由于实际道路状况的复杂多变，为了方便对干线信号协调控制进行研究，本实施例简化基于直行优先的干线协调控制模型的构建过程，做出以下假设：
[0168]
(1)该模型针对单向绿波交通，选择干线东向直行方向作为单向绿波方向，绿波直行流量由各交叉口的南向左转汇入，北向右转汇入以及东向直行汇入；
[0169]
(2)干线交叉口信号配时均采用搭接相位，且东向直左方向为第一相位；
[0170]
(3)干线交叉口东进口道右转均受控；
[0171]
(4)干线上的车辆为均匀到达；
[0172]
(5)下游交叉口左转排队均不溢出，不会造成堵塞直行交通流的通行。
[0173]
3、基于车路协同的干线信号协调优化流程
[0174]
根据公共周期时长、交叉口间距、诱导速度范围等确定干线协调控制的相位差，结合车路协同，实现车路双向通信交互。对路段内的车辆进行车速诱导，并结合干线上关键车流方向的交通流状况制定车速诱导方案，实现对交叉口的信号协调控制优化，以缓解干线交通拥堵、减少车辆行程时间和车均延误。基于车路协同的干线交通信号协调优化流程如下：
[0175]
(1)根据输入流量，计算各交叉口周期时长，选取确定公共周期。
[0176]
(2)根据各相位的汇入交通量，计算各相位信号配时。
[0177]
(3)根据交叉口间距、诱导速度，计算相邻交叉口相位差。
[0178]
(4)根据交叉口停止线前车辆的到达情况，确定诱导策略，进行车速诱导。
[0179]
(5)根据车速诱导方案，对信号配时进行优化。
[0180]
(6)干线协调控制运行时间为3600s，当运行完毕，重复第(1)至第(5)步。详细流程图，如图1所示。
[0181]
4、车速引导控制策略
[0182]
(1)车辆在绿灯期间到达，且上一周期排队车辆已经完全消散，车辆可以不停车不减速地通过交叉口。此时若想提高绿灯利用率、减少车辆行程时间，可以引导车辆加速通过交叉口，如图2所示。
[0183]
(2)车辆在绿灯期间到达，且上一周期排队车辆没有完全消散，车辆需要先减速慢行或停车再通过停车线。若绿灯时间充足，为避免前面排队车辆的影响，可以引导车辆减速，紧随前车，使其恰好在排队车辆刚好消散时到达停止线，见图3；若绿灯时间不足，车辆需要在下一周期绿灯才能通过交叉口，此时可以引导车辆减速到允许的速度范围，使其在下一周期绿灯开启后能够通过停止线，避免停车，减少启动损失时间，如图3所示。
[0184]
(3)车辆在红灯期间到达，此时车辆需要减速停车，并等待下一周期绿灯亮起才能启动通过停车线。此时可以引导车辆加速，使其在本周期绿灯时期通过交叉口，减少延误和行程时间；或者可以引导车辆减速，在下一周期绿灯开启后通过停止线，避免停车，如图4所示。
[0185]
5、基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略
[0186]
5.1控制逻辑
[0187]
基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略的控制逻辑主要包含单向绿波相位调整和单交叉口信号周期循环，详细的控制逻辑示意如图5所示。
[0188]
(1)单向绿波相位调整
[0189]
设置循环，将相位差(绝对相位差)调整到位。计算当仿真时间与仿真精度呈整数倍关系时，若当前相位差大于初始设置的相位差，表示该交叉口相位差调整到位，循环计算至干线系统最后一个交叉口。当干线上所有交叉口相位差均调整到位时，结束该运行计算。若所在交叉口相位差未调整到位，按初始默认的信号配时方案执行；若所在交叉口的相位差已经调整到位，开始运行计算，运行到周期最后一秒时，即：
[0190]celapsed
＝t
e-g(i,5)
+a-1 (4-1)
[0191]
式中：
[0192]celapsed
——各信号交叉口相位差已运行时间，s；
[0193]
t
e-g(i,5)
——绿灯结束的时间，s；
[0194]
a——黄灯及全红时间，s。
[0195]
(2)单交叉口信号配时方案周期循环
[0196]
周期运行结束时，恢复到初始配时，在此之前的上一周期，因东向直行绿灯延长，南向左转汇入早断，北向右转汇入早断已实现周期平衡，即周期长度不变，而南北向绿灯时间早断影响下一交叉口的相位差，此时恢复到初始配时，不影响当前交叉口。
[0197]
5.2控制策略
[0198]
基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略主要控制框架包含信息采集模块、信号配时模块及车速引导模块。
[0199]
其中，(1)信息采集模块通过路侧设备rsu采集上游交叉口的左右转汇入量、当前交叉口前一周期的直行滞留量及绿波直行相位绿灯结束时刻的车辆到达数据，再分别进行计算相邻两交叉口的相位差提前时间和相位差、绿波直行相位的绿灯延长时间；
[0200]
(2)通过信号配时模块结合绿波优先相位绿灯延长策略和相位差动态调整策略，调整并更新当前交叉口当前周期的信号配时方案和下游交叉口当前周期的信号配时方案；
[0201]
(3)车速引导模块，结合路侧设备、边缘计算设备、车载单元设备obu及路侧显示设备进行车速引导策略，使上游交叉口左右直三个转向汇入车流形成车队编组，并追赶上前一转向车队，以减少相位之间过渡的绿灯时间浪费，达到减少直行车流的滞留量、提高直行车流流量，减少直行车流行程时间的目的。基于直行优先的干线绿波车路协同控制框架，参见图6；基于直行优先的干线绿波车路协同控制示意图参见图7。.
[0202]
5.3绿波优先相位绿灯延长策略
[0203]
(1)延长单位绿灯时间
[0204]
在交叉口进口道停车线处设置检测器，在信号控制器内预设一个初始绿灯时间，当该相位绿灯时间结束前的最后一秒，检测器未检测到有车辆通行时，可置换到其他相位；当检测器检测到有车辆到达停止线时，则依次延长一个单位绿灯时间，直至检测器未检测到有车辆到达或该相位的绿灯时间已为最大绿灯时间，再置换到其他相位。初始绿灯时间等于最小绿灯时间减去一个单位绿灯延长时间，实际绿灯时间应大于等于最短绿灯时间且小于最大绿灯时间，如图8所示。
[0205]
(2)计算延长绿灯时间后当前交叉口各相位的绿灯时间：
[0206]
通过检测器检测直行车辆到达情况，对东向直行相位绿灯时间延长，减少直行滞留量，同步进行周期平衡，对西向左转相位、南向直左相位、北向直左相位的绿灯时间进行折减，从而减少左右转的汇入车辆。
[0207]
本实施例相位相序采用搭接相位，第一相位(东向直行)为目标优先相位，其余相位为非优先相位；其中，可调整缩短的相位为第三相位(西向直左)、第四(南向直左)、第五相位(北向直左)，优先相位绿灯时间需求量调整如下：先缩短第三相位绿灯时间至最小绿灯时间，再均匀缩短第四相位、第五相位绿灯时间，具体计算见公式(4-2)至公式(4-12)。
[0208]
1)当所需的绿灯时间调整量g
de
满足：
[0209]gde
≤g
de,max(i,3)
ꢀꢀ
(4-2)
[0210]
式中：
[0211]gde
——绿灯需求调整量，s；
[0212]gde,max(i,3)
——第三相位最大可调整绿灯时间，s。
[0213]
只需对第三相位绿灯时间g
i,3
进行缩短，其余相位不变，可得调整后的各相位绿灯时间为：
[0214][0215]
式中：
[0216]gi,3
——第三相位绿灯时间，s；
[0217]gi,1
——第一相位绿灯时间，s。
[0218]
2)当所需的绿灯时间调整量g
de
满足：
[0219]gde
＞g
de,max(i,3)
ꢀꢀ
(4-4)
[0220]
需先对第三相位绿灯时间g
i,3
进行缩短至其最小绿灯时间g
min(i,3)
，再分别对第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间依次均匀缩短直至剩余需要的绿灯时间减量g
left-de
为0。
[0221]
当对第三相位缩减后，剩余需要的绿灯时间减量为：
[0222]gi,5left-de
＝g
i,5de-g
i,5de,max(i,3)
ꢀꢀ
(4-5)
[0223]
式中：
[0224]gleft-de
——第三相位绿灯时间，s；
[0225]
可得调整后的第一、第三相位绿灯时间为：
[0226][0227]
此时，第四、第五相位绿灯时间计算如下：
[0228]
①
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间满足条件：
[0229][0230]
式中：
[0231]gi,4
——第四相位绿灯时间，s；
[0232]gphase,4
——第四相位需调整的绿灯时间，s；
[0233]gmin(i,4)
——第四相位最小绿灯时间，s；
[0234]gi,5
——第五相位绿灯时间，s；
[0235]gphase,5
——第五相位需调整的绿灯时间，s；
[0236]gmin(i,5)
——第五相位最小绿灯时间，s。
[0237]
有：
[0238][0239]
②
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间满足条件：
[0240][0241]
有：
[0242][0243]
式中：
[0244]gde,max(i,4)
——第四相位最大可调整绿灯时间，s。
[0245]
③
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
满足：
[0246][0247]
有：
[0248][0249]
式中：
[0250]gde,max(i,5)
——第五相位最大可调整绿灯时间，s。
[0251]
5.4相位差动态调节策略
[0252]
当前交叉口恢复到初始配时前，计算该交叉口上一周期对下游交叉口相位差的影响：东向直左绿灯延长，导致南北向直左绿灯时间的减少，从而影响上一周期左右转汇入量，再加上下游交叉口上一周期直行滞留量，最终影响下游交叉口的相位差。相位差调整首先根据初始输入流量估算初始排队长度，设置一个初始相位差os，通过在交叉口停止线前设置检测器检测上游交叉口的左右转汇入量及当前交叉口前一周期的直行滞留量，计算新的实时相位差os
new
，比较初始相位差与实时的相位差变化量δos，计算相位差的提前或滞后量。
[0253]
(1)计算相位差提前时间及相位差
[0254]
1)计算下游交叉口的直行滞留与左右转汇入量。
[0255]
[0256]
式中：
[0257]
veh
1(i+1)
——下游交叉口单车道直行车辆数，veh；
[0258]
veh
l(i+1)
——上游交叉口左转汇入车辆数，veh；
[0259]
veh
r(i+1)
——上游交叉口右转汇入车辆数，veh；
[0260]
veh
unclear(i+1)
——下游交叉口直行滞留车辆数，veh；
[0261]ns(i+1)
——下游交叉口直行车道数；
[0262]
t
clean-s(i+1)
——下游交叉口直行滞留+左右转汇入剩余直行流量所需要绿灯清空cap
s(i+1)
——下游交叉口直行车道通行能力，veh/h。
[0263]
2)根据左右转汇入量判断左转头车在左转期望速度行驶下是否会在该交叉口东进口道停止线前停车，并分别计算此时的相位差提前时间及相位差。
[0264]
①
当满足条件即左右转汇入头车在左右转汇入时间t
lr(i)
内以期望速度v
desire-l(i)
行驶通过该交叉口之间的路段l
l-s(i)
，会产生停车排队，此时：
[0265][0266]
式中：
[0267]
——下游交叉口的相位差提前时间，s；
[0268]
t
clean-s,1(i)
——上游交叉口左右转汇入流量在一个周期内的绿灯清空时间，s；
[0269]
t
loss(i,0)
——相位启动损失时间，s；
[0270]
os
new(i+1)
——实时相位差，s；
[0271]
t1——直行汇入车队追上左转汇入车队所需要的时间，s；
[0272]
t2——剩余路程按左右直排队头车的行驶速度通行所需要的时间，s。
[0273]
②
当满足条件时，即左右转汇入头车在左右转汇入时间t
lr(i)
内以期望速度v
desire-l(i)
行驶通过该交叉口之间的路段l
l-s(i)
，不会停车排队，此时：
[0274][0275]
根据实时相位差与初始相位差的差值δos
(i+1)
＝os
new(i+1)-os
i+1
，得到相位差变化量。
[0276]
(2)调整相位差
[0277]
在当前交叉口i的周期结束时刻，估算下游交叉口i+1的非优先相位绿灯延长时间或绿灯早断时间。
[0278]
1)判断不同周期已运行时间下的可调整相位数，如公式(4-16)所示。
[0279]
①
当周期已运行时间落在第四相位绿灯期间及以前的期间，可调整相位数为3；
[0280]
②
当周期已运行时间落在第五相位绿灯及黄灯期间，可调整相位数为2；
[0281]
③
当周期已运行时间落在第六相位绿灯及黄灯期间，可调整相位数为1。
[0282][0283]
式中：
[0284]
phase——相位数；
[0285]
t
cycle(i)
——周期运行时间，s；
[0286]
t
e-g(i,m)
——第m相位的绿灯结束时间，s。
[0287]
2)重新计算各相位最大可调整绿灯时间。
[0288][0289]
式中：
[0290]gnew-de,max
——调整后最大可调整绿灯时间，s；
[0291]
3)将相位差变化量分配至各可缩减相位，直至该相位最大可调整绿灯时间为0。
[0292][0293]
式中：
[0294]gnew-de,max(m)
——第m相位最大可调整绿灯时间，s；
[0295]
δgm——各相位绿灯时间变化量，s；
[0296]
|δos
(i+1)
|——相位差变化量绝对值，s。
[0297]
(3)计算下游交叉口各相位绿灯时间
[0298]
1)当δos
(i+1)
＞0时，意味着直行滞留与左右转汇入量小于初始估计值时，需要对下游交叉口第三、第四及第五相位进行绿灯延长，以延后启亮下游交叉口的第一相位的绿灯时间，不同相位数调整方案下的各相位绿灯时间变化计算见公式(4-19)至公式(4-21)。
[0299][0300][0301]
{g
i,5
＝g
i,5
+δg0，phase＝1
ꢀꢀ
(4-21)
[0302]
式中：
[0303]gi,m
——第m相位绿灯时间，s；
[0304]
δg——绿灯时间延长量，s。
[0305]
2)当δos
(i+1)
＜0时，意味着直行滞留与左右转汇入量大于初始估计值时，需要对下游交叉口第三、第四及第五相位进行绿灯早断，以提前启亮下游交叉口的东向直行绿灯，
不同相位数调整下的各相位绿灯时间变化计算见公式(4-22)至公式(4-24)。
[0306][0307][0308]
{g
i,5
＝g
i,5-δg0，phase＝1
ꢀꢀ
(4-24)
[0309]
(4)更新下游交叉口信号配时
[0310]
在上一周期，当东向直行相位绿灯延长，南向左转即北向右转汇入绿灯早断，已实现周期平衡，因此更新红灯结束时间、绿灯结束时间后，该交叉口恢复到初始配时，不影响当前交叉口。
[0311][0312]
式中：
[0313]gde,max(i,m)
——第i交叉口第m相位的最大可调整绿灯时间，s；
[0314]
δg——绿灯时间延长量，s；
[0315]gi,m
——第i交叉口第m相位的当前绿灯时间，s；
[0316]gmin(i,m)
——第i交叉口第m相位的最小绿灯时间，s；
[0317]gde,all(i)
——各相位最大可调整绿灯时间总量，s；
[0318]ci
——第i交叉口当前周期时长，s；
[0319]
t
lr(i)
——第i交叉口左右转汇入时间，s；
[0320]
a——黄灯及全红时间，3s。
[0321]
表4-1各相位红灯结束时间、绿灯结束时间
[0322]
相位红灯结束时间绿灯结束时间东向左转t
e-r(i,0)
＝0t
e-g(i,0)
＝t
e-r(i,0)
+g
i,0
东向直行t
e-r(i,1)
＝0t
e-g(i,1)
＝t
e-r(i,1)
+g
i,1
西向直行t
e-r(i,2)
＝t
e-g(i,0)
+at
e-g(i,2)
＝t
e-r(i,2)
+g
i,2
西向左转t
e-r(i,3)
＝t
e-g(i,1)
+at
e-g(i,3)
＝t
e-r(i,3)
+g
i,3
南向直左t
e-r(i,4)
＝t
e-g(i,3)
+at
e-g(i,4)
＝t
e-r(i,4)
+g
i,4
北向直左t
e-r(i,5)
＝t
e-g(i,4)
+at
e-g(i,5)
＝t
e-r(i,5)
+g
i,5
[0323]
5.5车速引导策略
[0324]
车路协同环境下的信号交叉口仿真分析平台的建立需要依靠visual studio编程实现对车辆的路径决策、车速诱导等行为，同时对于vissim仿真过程中对于交通量状态所处的时刻，进行加速或减速以及位置的变更，详细车速引导控制过程，如图9所示。
[0325]
在以上实施例方案中，可以借助vissim软件的com接口，在路侧设备采集车辆的实
时速度、位置等信息后利用外部程序进行实时计算，并将计算结果生成指令返回到vissim中，从而实现对车辆的速度引导和信号控制参数的实时优化。
[0326]
(1)针对直行车流的滞留流量与到达流量的动态变化问题及相位过渡时间浪费问题，以减少直行车流的滞留量、减少直行车流行程时间为目标，结合车路协同技术，提出基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略。通过路侧设备采集相关车辆信息数据，计算相邻两交叉口的相位差提前时间和相位差、绿波直行相位的绿灯延长时间，并通过路侧设备、边缘计算设备、obu设备等进行车速引导，减少直行车流滞留量，提高直行通过流量，减少相位之间过渡的绿灯时间浪费，保证绿灯时间能被充分利用，提高干线通行效率，提升干线绿波信号配时优化效果。
[0327]
(2)通过结合检测器所采集的信息，达到实时根据车辆数实时改变策略，进行相位差动态调整策略。在检测器的布设中，实验方案一只需在各进口道设置一组检测器，以检测各进口道汇入车辆数；而实验方案二需要设置两组检测器，具体设置见以下：
[0328]
1)检测东向直行、南向左转、北向右转汇入量的检测器，统计绿灯期间的车辆数以及获取绿灯期间的车辆编号。
[0329]
2)检测车辆到达的检测器，在进行直行相位绿灯延长时间计算时，直行方向绿灯最后一秒判断是否有车辆到达停车线，若有，延长绿灯时间(其余可缩短相位已缩短至最小绿灯时间为止)；若无，则结束该相位绿灯。
[0330]
(3)通过绿波优先相位绿灯延长策略，确定最佳通过的相位，并结合车速引导，是交叉口的延误、停车次数等各项指标大幅度减少。
[0331]
(3)通过设置3组输入流量，仿真输出在不同交通流量组条件下各交叉口的东进口道方向的延误、行程时间、排队长度和停车次数等指标，对各组指标进行比较与分析。通过控制策略分析，通过实验对照，干线延误降低了52.6％，停车次数减少了66.5％，行程时间减少了37.7％，排队长度降低了59.5％，各转向车辆汇入量增加了9.58％，结果表明该控制策略能有效减少直行车流的行程时间、减少直行车流的车辆滞留量、减少相位之间过渡造成的绿灯时间浪费，优化干线协调控制效果，提高干线通行效率。
[0332]
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，凡依本实施例申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

技术特征：
1.一种基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，其特征在于：通过路侧设备采集上游交叉口的左右转汇入量及当前交叉口前一周期的直行滞留量，计算相邻两交叉口的相位差提前时间和相位差，以减少直行车流的行程时间；通过路侧设备采集绿波直行相位绿灯期间的车辆到达数据，再计算绿波直行相位的绿灯延长时间，以减少直行车流的车辆滞留量；最后通过路侧设备、边缘计算设备、obu设备及路侧显示设备进行车速引导，促进各转向车流保持车队编组，以减少相位过渡造成的直行绿灯时间浪费。2.根据权利要求1所述的基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤s1：根据输入流量，计算各交叉口周期时长，选取确定公共周期；步骤s2：根据各相位的汇入交通量，计算各相位信号配时；步骤s3：根据交叉口间距、诱导速度，计算相邻交叉口相位差；步骤s4：根据交叉口停止线前车辆的到达情况，确定诱导策略，进行车速诱导；步骤s5：根据车速诱导方案，对信号配时进行优化；步骤s6：当干线协调控制运行时间内，重复执行步骤s1-步骤s5。3.根据权利要求1所述的基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，其特征在于：信息采集模块、信号配时模块及车速引导模块。所述信息采集模块通过路侧设备rsu采集上游交叉口的左右转汇入量、当前交叉口前一周期的直行滞留量及绿波直行相位绿灯结束时刻的车辆到达数据，再分别进行计算相邻两交叉口的相位差提前时间和相位差、绿波直行相位的绿灯延长时间；通过所述信号配时模块结合绿波优先相位绿灯延长策略和相位差动态调整策略，调整并更新当前交叉口当前周期的信号配时方案和下游交叉口当前周期的信号配时方案；所述车速引导模块，结合路侧设备、边缘计算设备、车载单元设备obu及路侧显示设备进行车速引导策略，使上游交叉口左右直三个转向汇入车流形成车队编组，并追赶上前一转向车队，以减少相位之间过渡的绿灯时间浪费。4.根据权利要求3所述的基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，其特征在于：所述绿波优先相位绿灯延长策略具体包括：(1)延长单位绿灯时间在交叉口进口道停车线处设置检测器，在信号控制器内预设一个初始绿灯时间，当该相位绿灯时间结束前的最后一秒，检测器未检测到有车辆通行时，则置换到其他相位；当检测器检测到有车辆到达停止线时，则依次延长一个单位绿灯时间，直至检测器未检测到有车辆到达或该相位的绿灯时间已为最大绿灯时间，再置换到其他相位；初始绿灯时间等于最小绿灯时间减去一个单位绿灯延长时间，实际绿灯时间应大于等于最短绿灯时间且小于最大绿灯时间；(2)计算延长绿灯时间后当前交叉口各相位的绿灯时间：位相序采用搭接相位，第一相位为目标优先相位，其余相位为非优先相位；其中，可调整缩短的相位为第三相位、第四相位、第五相位，优先相位绿灯时间需求量调整如下：先缩短第三相位绿灯时间至最小绿灯时间，再均匀缩短第四相位、第五相位绿灯时间；通过检测器检测直行车辆到达情况，对第一相位绿灯时间延长，减少直行滞留量，同步进行周期平衡，对第三相位、第四相位、第五相位，的绿灯时间进行折减，从而减少左右转的
汇入车辆；1)当所需的绿灯时间调整量g
de
满足：g
de
≤g
de,max(i,3)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4-2)式中：g
de
——绿灯需求调整量，s；g
de,max(i,3)
——第三相位最大可调整绿灯时间，s；只需对第三相位绿灯时间g
i,3
进行缩短，其余相位不变，获得调整后的各相位绿灯时间为：式中：g
i,3
——第三相位绿灯时间，s；g
i,1
——第一相位绿灯时间，s；2)当所需的绿灯时间调整量g
de
满足：g
de
＞g
de,max(i,3)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4-4)需先对第三相位绿灯时间g
i,3
进行缩短至其最小绿灯时间g
min(i,3)
，再分别对第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间依次均匀缩短直至剩余需要的绿灯时间减量g
left-de
为0；当对第三相位缩减后，剩余需要的绿灯时间减量为：g
i,5left-de
＝g
i,5de-g
i,5de,max(i,3)
ꢀꢀꢀꢀ
(4-5)式中：g
left-de
——第三相位绿灯时间，s；获得调整后的第一、第三相位绿灯时间为：此时，第四、第五相位绿灯时间计算如下：
①
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间满足条件：式中：g
i,4
——第四相位绿灯时间，s；g
phase,4
——第四相位需调整的绿灯时间，s；g
min(i,4)
——第四相位最小绿灯时间，s；g
i,5
——第五相位绿灯时间，s；g
phase,5
——第五相位需调整的绿灯时间，s；g
min(i,5)
——第五相位最小绿灯时间，s；有：
②
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
绿灯时间满足条件：有：式中：g
de,max(i,4)
——第四相位最大可调整绿灯时间，s；
③
当第四相位g
i,4
、第五相位g
i,5
满足：有：式中：g
de,max(i,5)
——第五相位最大可调整绿灯时间，s。5.根据权利要求3所述的基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，其特征在于：所述相位差动态调整策略具体为：当前交叉口恢复到初始配时前，计算该交叉口上一周期对下游交叉口相位差的影响；相位差调整首先根据初始输入流量估算初始排队长度，设置一个初始相位差os，通过在交叉口停止线前设置检测器检测上游交叉口的左右转汇入量及当前交叉口前一周期的直行滞留量，计算新的实时相位差os
new
，比较初始相位差与实时的相位差变化量δos，计算相位差的提前或滞后量：(1)计算相位差提前时间及相位差1)计算下游交叉口的直行滞留与左右转汇入量；式中：veh
1(i+1)
——下游交叉口单车道直行车辆数，veh；veh
l(i+1)
——上游交叉口左转汇入车辆数，veh；veh
r(i+1)
——上游交叉口右转汇入车辆数，veh；veh
unclear(i+1)
——下游交叉口直行滞留车辆数，veh；
n
s(i+1)
——下游交叉口直行车道数；t
clean-s(i+1)
——下游交叉口直行滞留+左右转汇入剩余直行流量所需要绿灯清空cap
s(i+1)
——下游交叉口直行车道通行能力，veh/h；2)根据左右转汇入量判断左转头车在左转期望速度行驶下是否会在该交叉口第一相位方向的进口道停止线前停车，并分别计算此时的相位差提前时间及相位差；
①
当满足条件即左右转汇入头车在左右转汇入时间t
lr(i)
内以期望速度v
desire-l(i)
行驶通过该交叉口之间的路段l
l-s(i)
，会产生停车排队，此时：式中：——下游交叉口的相位差提前时间，s；t
clean-s,1(i)
——上游交叉口左右转汇入流量在一个周期内的绿灯清空时间，s；t
loss(i,0)
——相位启动损失时间，s；os
new(i+1)
——实时相位差，s；t1——直行汇入车队追上左转汇入车队所需要的时间，s；t2——剩余路程按左右直排队头车的行驶速度通行所需要的时间，s；
②
当满足条件时，即左右转汇入头车在左右转汇入时间t
lr(i)
内以期望速度v
desire-l(i)
行驶通过该交叉口之间的路段l
l-s(i)
，不会停车排队，此时：根据实时相位差与初始相位差的差值δos
(i+1)
＝os
new(i+1)-os
i+1
，得到相位差变化量；(2)调整相位差在当前交叉口i的周期结束时刻，估算下游交叉口i+1的非优先相位绿灯延长时间或绿灯早断时间；1)判断不同周期已运行时间下的可调整相位数，如公式(4-16)所示；
①
当周期已运行时间落在第四相位绿灯期间及以前的期间，可调整相位数为3；
②
当周期已运行时间落在第五相位绿灯及黄灯期间，可调整相位数为2；
③
当周期已运行时间落在第六相位绿灯及黄灯期间，可调整相位数为1；式中：phase——相位数；t
cycle(i)
——周期运行时间，s；t
e-g(i,m)
——第m相位的绿灯结束时间，s；
2)重新计算各相位最大可调整绿灯时间；式中：g
new-de,max
——调整后最大可调整绿灯时间，s；3)将相位差变化量分配至各可缩减相位，直至该相位最大可调整绿灯时间为0；式中：g
new-de,max(m)
——第m相位最大可调整绿灯时间，s；δg
m
——各相位绿灯时间变化量，s；|δos
(i+1)
|——相位差变化量绝对值，s；(3)计算下游交叉口各相位绿灯时间1)当δos
(i+1)
＞0时，意味着直行滞留与左右转汇入量小于初始估计值时，需要对下游交叉口第三、第四及第五相位进行绿灯延长，以延后启亮下游交叉口的第一相位的绿灯时间，不同相位数调整方案下的各相位绿灯时间变化计算见公式(4-19)至公式(4-21)；21)；{g
i,5
＝g
i,5
+δg0，phase＝1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4-21)式中：g
i,m
——第m相位绿灯时间，s；δg——绿灯时间延长量，s；2)当δos
(i+1)
＜0时，意味着直行滞留与左右转汇入量大于初始估计值时，需要对下游交叉口第三、第四及第五相位进行绿灯早断，以提前启亮下游交叉口的东向直行绿灯，不同相位数调整下的各相位绿灯时间变化计算见公式(4-22)至公式(4-24)；24)；
{g
i,5
＝g
i,5-δg0，phase＝1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4-24)(4)更新下游交叉口信号配时更新红灯结束时间、绿灯结束时间后，该交叉口恢复到初始配时，不影响当前交叉口：式中：g
de,max(i,m)
——第i交叉口第m相位的最大可调整绿灯时间，s；δg——绿灯时间延长量，s；g
i,m
——第i交叉口第m相位的当前绿灯时间，s；g
min(i,m)
——第i交叉口第m相位的最小绿灯时间，s；g
de,all(i)
——各相位最大可调整绿灯时间总量，s；c
i
——第i交叉口当前周期时长，s；t
lr(i)
——第i交叉口左右转汇入时间，s；a——黄灯及全红时间，3s。6.根据权利要求3所述的基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，其特征在于：所述车速引导策略具体为：(1)车辆在绿灯期间到达，且上一周期排队车辆已经完全消散，则引导车辆加速通过交叉口；(2)车辆在绿灯期间到达，且上一周期排队车辆没有完全消散，车辆需要先减速慢行或停车再通过停车线，若绿灯时间充足，则引导车辆减速，紧随前车，使其恰好在排队车辆刚好消散时到达停止线；若绿灯时间不足，车辆需要在下一周期绿灯才能通过交叉口，则引导车辆减速到允许的速度范围，使其在下一周期绿灯开启后能够通过停止线；(3)车辆在红灯期间到达，此时车辆需要减速停车，并等待下一周期绿灯亮起才能启动通过停车线，则引导车辆加速，使其在本周期绿灯时期通过交叉口，或者可以引导车辆减速，在下一周期绿灯开启后通过停止线。7.根据权利要求3所述的基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，其特征在于：所述车速引导策略借助vissim软件的com接口，在路侧设备采集车辆的实时速度、位置等信息后利用外部程序进行实时计算，并将计算结果生成指令返回到vissim中，从而实现对车辆的速度引导和信号控制参数的实时优化。

技术总结
本发明提出一种基于直行优先的干线绿波车路协同控制策略，通过路侧设备采集上游交叉口的左右转汇入量及当前交叉口前一周期的直行滞留量，计算相邻两交叉口的相位差提前时间和相位差，以减少直行车流的行程时间；通过路侧设备采集绿波直行相位绿灯期间的车辆到达数据，再计算绿波直行相位的绿灯延长时间，以减少直行车流的车辆滞留量；最后通过路侧设备、边缘计算设备、OBU设备及路侧显示设备进行车速引导，促进各转向车流保持车队编组，以减少相位过渡造成的直行绿灯时间浪费。少相位过渡造成的直行绿灯时间浪费。少相位过渡造成的直行绿灯时间浪费。


技术研发人员：连培昆 张康宜 鲍日湧 曾琪婷 王超 郑似月 江政毅 陈宁 李韦锦
受保护的技术使用者：福建农林大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/12