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基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法.pdf

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基于 指标 交叉口 信号 时方 评价 方法
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摘要
申请专利号:

CN201611240655.1

申请日:

2016.12.28

公开号:

CN106683442A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

实审

?#34892;?#24615;:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G08G 1/07申请日:20161228|||公开
IPC分类号: G08G1/07; G08G1/08 主分类号: G08G1/07
申请人: ?#19981;?#31185;力信息产业有限责任公司
发明人: 宋志洪; 王琳; 陈杰; 尹少东; 江金凤; 石勇; 梁子君
地址: 230088 ?#19981;?#30465;合肥市黄山路628号
优先权:
专利代理机构: 合肥天明专利事务所(普通合伙) 34115 代理人: 金凯
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611240655.1

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.09|||2017.05.17

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供一种基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法,属于交通控制技术领域,该方法包括:对当前信号配时方案运行产生的交通参数进行采集,并在交通参数中选择多个评价指标;基于预设的标准化函数,对多个评价指标进行标准化处理,得到对应的多个评价指标值;基于预设的评价指标权值算法,计算多个评价指标的权重值;根据多个评价指标值以及多个评价指标的权重值,得到交叉口信号配时方案的评价结果。通过采用相互独立,不交叉的多个评价指标,并对各个评价指标进行标准化处理以消除因量纲相异引起的问题,提高各个评价指标反映信号配时方案存在的问题的真实性,并结合各指标的权重值,使得到的信号配时方案评价结果非常准确。

权利要求书

1.一种基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、对当前信号配时方案运行产生的交通参数进行采集,并在交通参数中选择多个评
价指标;
S2、基于预设的标准化函数,对多个评价指标进行标准化处理,得到对应的多个评价指
标值;
S3、基于预设的评价指标权值算法,计算多个评价指标的权重值;
S4、根据多个评价指标值以及多个评价指标的权重值,得到交叉口信号配时方案的评
价结果。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述步骤S1之前,还包括:
S01、采集交叉口各进口道各流向上的交通流量;
S02、根据交叉口各进口道各流向上的交通流量和预设的交叉口交通状态判别表,确定
交叉口当前的交通状态;
S03、基于交叉口的渠化信息,在预设的不同交通状态下的信号配时算法中调用与当前
交通状态下对应的信号配时算法;
S04、根据当前交通状态下的信号配时算法,对信号配时方案进行优化以得到当前交通
状态下的最优信号配时方案。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的多个评价指标包括车头时距、排队长
度以及交叉口延误。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤S2中,预设的标准化函
数具体为:
<mrow> <msub> <mi>a</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <msub> <mi>d</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>1</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&le;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>M</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>M</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&Element;</mo> <msub> <mi>d</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&GreaterEqual;</mo> <msub> <mi>M</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>
其中,ai为第i个评价指标的评价指标值,di为第i评价指标的3、阈值,di=[mi,Mi],xi为
第i个评价指标的实际值,mi、Mi分别取历史时期内第i个项评价指标的最小值、最大值。
5.如权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤S3中,预设的评价指标
权值算法包括层次分析法和/或专家法。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:
S31、基于预设的层次分析法和专家法,分别计算多个评价指标的权重值;
S32、将基于层次分析法和专家法分别计算得到的多个评价指标的权重值求平均值,分
别得到当前交通状态下的各评价指标的权重值。
7.如权利要求5所述的方法,其特征在于,在所述步骤S4中,交叉口信号配时方案的评
价结果的计算方式,具体为:
<mrow> <mi>a</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <msub> <mi>a</mi> <mi>i</mi> </msub> <msup> <msub> <mi>a</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>,</mo> </mrow>
其中,a为交叉口信号配时方案评价结果,ai′为第i评价指标的权重值,N为评价指标的
个数。
8.如权利要求5所述方法,其特征在于:所述的多个评价指标包括平均车头时距、排队
长度以及交叉口平均延误。

说明书

基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域,特别涉及一种基于多指标的交叉口信号配时方案
评价方法。

背景技术

目前,城市交通?#25214;?#25317;堵的状况备受社会关注,给城市交通管理带来前所未有的
压力,而在城?#26800;?#36335;交叉口的管理中采用交叉口信号配时方案可以对交叉口的交通进行有
效的调控,因而交通信号配时设计的作用?#25214;?#26174;著。然而,当前的配时方案在实际应用经常
会出现一些问题,导致道路交叉口通行效率不高。因此需要对交通信号配进行评价,以便根
据评价结果对配时方案进行优化处理。

目前,对交通信号配时方案进行评价的方法一般包括建模仿真评价以及通过实测
的交通参数来对信号配时方案进行评价。但是现有的评价方法?#28304;?#22312;较为明显的缺陷:一
是,建模仿真评价方法中所建立的交叉口交通流模型是理想化的,而实际的道路交叉口交
通流会受到许多因素的干扰,因此,通过建模仿真评价方法得出的结果并不能准确的反映
实际的交通信号配时的应用情况。二是,通过实测的交通参数对信号配时方案进行评价的
方法,没有与实时变化的交通信号配时方案相结合,不能动态的评价出信号配时方案的效
果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法,以解决
现有的信号配时方案评价方法不准确的问题。

为实现以上目的,本发明采用的技术方案为:提供一种基于多指标的交叉口信号
配时方案评价方法,该方法包括如下步骤:

对当前信号配时方案运行产生的交通参数进行采集,并在交通参数中选择多个评
价指标;

基于预设的标准化函数,对多个评价指标进行标准化处理,得到对应的多个评价
指标值;

基于预设的评价指标权值算法,计算多个评价指标的权重值;

根据多个评价指标值以及多个评价指标的权重值,得到交叉口信号配时方案的评
价结果。

与现有技术相比,本发明存在以下技术效果:本发明通过采用相互独立,不交叉的
多个评价指标,并对各个评价指标进行标准化处理以消除因量纲相异引起的问题,提高各
个评价指标反映信号配时方案存在的问题的真实性,同时计算各个评价指标的权重值,表
明各个评价指标在当前信号配时方案中的影响,最后通过各个评价指标值以?#26696;?#20010;评价指
标权重值计算得到的信号配时方案的评价结果能真实的反映出信号配时方案存在的问题,
得到的信号配时方案评价结果非常准确。

附图说明

图1是一实施例中一种基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法的流程示意
图;

图2是一实施例中另一种基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法的流程示意
图;

图3是一实施例中步骤S3的细分步骤的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图3,对本发明做进一步详细叙述。

如图1所示,本实施例提供了一种基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法,该
方法包括如下步骤S1至S4:

S1、对当前信号配时方案运行产生的交通参数进行采集,并在交通参数中选择多
个评价指标;

具体地,本实施例的交通参数可以通过固定检测器进行采集,在交通参数中选择
多个评价指标的标准是所选择的多个评价指标是相互独立,不交叉的,以保证对信号配时
方案的评价更加客观准确。

S2、基于预设的标准化函数,对多个评价指标进行标准化处理,得到对应的多个评
价指标值;

S3、基于预设的评价指标权值算法,计算多个评价指标的权重值;

S4、根据多个评价指标值以及多个评价指标的权重值,得到交叉口信号配时方案
的评价结果。

具体地,步骤S1中选择的多个评价指标包括车头时距、排队长度以及交叉口延误。

需要说明的是,车头时距(Time headway)指的是在同一?#26723;?#19978;行驶的车辆队列
中,两连续车辆车头端部通过某一断面的时间间隔,一般用ht表示,单位是s/Veh。车头时距
通过地磁检测器检测得到。对检测到的车头时距求算术平均值即可得到平均车头时距。

交叉口排队长度对于交叉口信号配时控制策略和效果的评价至关重要,本实施例
中将排队实际到达的最远长度作为排队长度,对应于绿灯开始后的一段时间,消散波达到
队尾时刻排队长度,交叉口的排队长度可以通过视?#23548;?#27979;器采集。

交叉口延误分为引道延误和交叉口内部冲突延误,信号配时是影响交叉口延误的
主要因素,平均车辆延误可以反映交叉口服务水平。交叉口延误可以通过FCD数据进行计
算,以车辆减速线为边界,四个进口道减速线所围成的区域为交叉口的?#27573;В?#36710;辆实际通过
两条减速线的时间减去车辆以畅行速度通过两条减速线的时间之差即为车辆的交叉口延
误。将一段时间内,一般为5min内的车辆延误相加除以总的车辆数,即可得车辆的平均延
误,计算公式为式中,为交叉口的平均延误,dp为交叉口第p辆车辆的延误,Q
为交叉口车辆的总数量。

本实施例中选择的车头时距、排队长度以及交叉口延误这三个评价指标相互独
立,彼此之间不交叉,本领域技术人员可根据本实施例中选择评价指标的原则选择其它多
个评价指标。

如图2所示,本实施例中提供了另一种基于多指标的交叉口信号配时方案评价方
法,该方法在上述实施例中的步骤S1之前还包括如下步骤S01至S04:

S01、采集交叉口各进口道各流向的交通流量;

S02、根据交叉口各进口道各流向的交通流量和预设的交叉口交通状态判别表,确
定交叉口当前的交通状态;

S03、基于交叉口的渠化信息,在预设的不同交通状态下的信号配时算法中调用与
当前交通状态下对应的信号配时算法;

S04、根据当前交通状态下的信号配时算法,对信号配时方案进行优化以得到当前
交通状态下的最优信号配时方案。

本实施例中不同的交通状态对应有不同的信号配时算法,根据采集道交叉口各进
口道各流向上的交通流量计算出交叉口当前的交通状态,然后根据当前的交通状态,调用
相应的信号配时算法,对信号配时方案进行优化已得到当前的信号配时方案。大大的提高
了信号配时方案的优化效果。本实施例中交叉口交通状态的划分情况参见表1:

表1

交通状态
自由流
畅通
繁忙状态
拥堵状态
饱和度
<0.5
0.5~0.7
0.7~0.85
>0.85

交叉口的交通状态采用饱和度进?#20449;?#21035;,本实施例中的交叉口的饱和度采用各进
口道各流向的最大饱和度,具体就算公式如下:


式中,η为交叉口饱和度,ηij为交叉口第i进口道第j流向的饱和度。

具体的,本实施例中步骤S1中采集的是当前已经被优化后的信号配时方案运行产
生的参数,与实时的交通信号配时方案相结合,能对实时的交通信号配时方案进行评价,并
更具评价结果对信号配时方案进行优化以得到最优的信号配时方案。

具体地,在所述步骤S2中,预设的标准化函数具体为:


其中,ai为第i个评价指标的评价指标值,di为第i评价指标的阈值,di=[mi,Mi],xi
为第i个评价指标的实际值,mi、Mi分别取历史时期内第i个项评价指标的最小值、最大值。需
要说明的是,该处可以将多个评价指标编号为i,i为常数,1≤i≤N,N为评价指标的个数。

这里需要说明的是,一般通过查找资料或者?#39057;技?#31639;指标值,各个评价指标会具
有相异的含义,所以对各个评价会标的计算方式不一样,因而其量纲也不一样,这样会导致
做出的评价不准确。本实施例中对各个评价指标作标准化处理,能消除因量纲相异引起的
问题,使对信号配时方案的评价更加真实准确。

具体地,在上述实施例的步骤S3中,预设的评价指标权值算法包括层次分析法和/
或专家法。

本实施例中可以单独的采用层次分析法或专家法来确定各评价指标的权重,也可
以将层次分析法和专家法结合使用确定各评价指标的权重。本实施例将层次分析法和专家
法结合使用作为本实施例的优选方案,具体应用过程如图3所示:步骤S3具体包括:

S31、基于预设的层次分析法和专家法,分别计算多个评价指标的权重值;

S32、将基于层次分析法和专家法分别计算得到的多个评价指标的权重值求平均
值,分别得到当前交通状态下的各评价指标的权重值。

层次分析法(AHP法)是一种简单而行之?#34892;?#30340;方法。应用层次分析法解决问题的
思路是:首先将所要分析的问题层次化,根据问题的性质和要达到的目标,将问题分解为不
同的组成因素,按照因素之间的相互影响和隶属关?#21040;?#20854;分层聚类组合,形成一个多层次
的结构模型。最后将问题归结为最底层(方案层)相对于最高层(总目标)的比较优势的?#21028;?br />问题。

专家法是采用背对背的通信方式征询专家小组?#31245;?#30340;预测意见,经过几轮征询,
使专家小组的预测意见趋于集中,最后做出符合市场未来发展趋势的预测结论。这种方法
的优点主要是简便易行,具有一定的科学性和实用性。

综合层次分析法和专家法的结果,将两种方法所得的权重求平均,即可得到各个
交通状态下不同评价指标的权重值,参见表2所示:

表2


自由流
畅通
繁忙状态
拥堵状态
车头时距
0.68
0.65
0.12
0.08
排队长度
0.10
0.10
0.63
0.70
交叉口延误
0.22
0.25
0.25
0.22

本实施例中,结合使用层析分析法和专家法来确定各项指标的权重值,使得权重
值得确定更加科学合理,而且分别计算了不同的交通状态下的各项评价指标的权重值,可
以采用当前交通状态下的各项指标的权重值来评价当前信号配时方案的效果,因此,评价
效果更加客观准确。

具体地,步骤S4中,交叉口信号配时方案的评价结果的计算方式,具体为:


其中,a为交叉口信号配时方案评价结果,ai′为第i评价指标的权重值,N为评价指
标的个数。

具体地,本实施例中的各项评价指标优选为平均车头时距、排队长度以及交叉口
平均延误。采用平均车头时距、交叉口平均延误可以更准确的反映出交叉口的服务水平。

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本文标题:基于多指标的交叉口信号配时方案评价方法.pdf
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