上海理工大学梁士栋获国家专利权
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龙图腾网获悉上海理工大学申请的专利一种基于无公交专用道条件下的信号优先控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116824880B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310181473.5,技术领域涉及:G08G1/07;该发明授权一种基于无公交专用道条件下的信号优先控制方法是由梁士栋;冷荣梦;何建佳;何胜学;张虎;袁鹏程;赵天羽设计研发完成,并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于无公交专用道条件下的信号优先控制方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种基于无公交专用道条件下的信号优先控制方法,首先,建立“目标车辆延误等值线”辅助线,计算目标车辆延误及其概率密度函数;其次,确定目标车辆前方最大排队长度;然后,基于有效范围内的车辆延误及对应概率密度函数计算目标车辆交叉口延误期望和方差;最后,选取合适的信号控制参数,在目标周期内形成信号控制方案,计算各方案下的目标函数值,选取使目标函数值最小的信号控制方案进行实施。本发明提出的基于无公交专用道条件下的车辆信号优先控制方法,弥补了现有方法中基于公交专用道、不考虑交叉口排队、将车辆速度看作定值的不足之处,更符合实际交通情况,通过对车辆运行过程随机性的考虑,保证了控制方法的可靠性与可实施性。
本发明授权一种基于无公交专用道条件下的信号优先控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于无公交专用道条件下的信号优先控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:数据获取,调查交叉口的交通信息,所述交通信息包括交通流到达规律、目标车辆行程速度的分布规律、排队车流的消散速度、信号配时方案和行人过街距离,以获取模型的输入参数; S2:在所述交叉口上游设置车辆检测器,所述检测器与所述交叉口之间的距离大于最大排队长度,通过所述检测器获取目标车辆的到达时间; S3:基于所述目标车辆被所述检测器检测到的到达时间,预测目标车辆到达交叉口的延误情况,并建立所述目标车辆的延误等值线,以计算所述目标车辆加入排队的时间及位置; S3.1:基于所述目标车辆被所述检测器检测到的时间,建立所述目标车辆的延误等值线,所述延误等值线与目标车辆行程轨迹交点横坐标即为目标车辆加入排队的时间; S3.2:当所述目标车辆以行程速度vk在Bk点处加入排队,此时前方排队车辆数为k,排队长度为k·lcar,计算Bk点的坐标,即得到所述目标车辆加入排队的时间及位置,计算公式如下: S3.3:根据Bk点的数据计算所述目标车辆到达Bk点时对应的行程速度vk,表达式为: k:目标车辆前方的交叉口排队车辆数; S4:建立平行于所述延误等值线的排队车辆消散波,通过计算排队车辆消散波与目标车辆延误等值线在同一位置处的时间差,得到所述目标车辆在交叉口的延误时长td,即所述目标车辆在交叉口的延误时长td对应的概率密度ftd函数的表达式为: ftd=Pktd·gvtd; ftd:目标车辆在交叉口存在延误时长td时,所对应的概率密度; Pktd:目标车辆在交叉口存在延误时长td时,前方交叉口排队车辆数为k的概率; ktd:目标车辆行程轨迹与延误等值线相交时,所对应的交叉口排队车辆数; gvtd:目标车辆在交叉口存在延误时长td时,目标车辆行程速度为v的概率密度; vtd:目标车辆行程轨迹与延误等值线相交时,所对应的目标车辆行程速度; 且ktd和vtd的关系式为: tre:目标信号周期的红灯结束时间; td:目标车辆在交叉口存在的延误时长; lcar:单位排队车辆的平均长度; w:排队消散波波速; t0:目标车辆到达检测器的当前时间; l0:交叉口与检测器之间的距离; 在S4中,假设所述交叉口排队车辆数为离散性分布,服从泊松分布Pλ·Δt,假设所述目标车辆行程速度为连续型分布,所述目标车辆从所述检测器到交叉口的行程时间服从正态分布tt~Nμ,σ2,为详细计算所述目标车辆的延误时长td及对应的概率密度ftd,td的概率密度ftd函数的详细表达式为: t:目标周期红灯开始时间与某两相邻排队长度中点对应时间的差值,即Bk与Bk‑1中点时刻的差值; v:目标车辆行程速度; k:目标车辆前方的交叉口排队车辆数; kmax:目标车辆以最小行程速度vmin运行时的前方最大排队车辆数; kmin:目标车辆以最大行程速度vmax运行时的前方最小排队车辆数; l:目标车辆前方的交叉口排队长度; λ:交叉口交通流的到达率; σ:目标车辆从检测器行驶到交叉口的行程时间方差; μ:目标车辆从检测器行驶到交叉口的行程时间均值; S5:确定所述目标车辆前方排队车辆的最大排队长度; S5.1:如果当前时间t0的信号状态为绿灯,则计算上一个红灯开始时间与当前时间的时间间隔为t; S5.2:计算时间t内排队车辆k的概率累积,表达式为: S5.3:将当前时间最大的排队长度k·lcar与排队消散到的位置进行比较,即当时,判断此时排队是否完全消散: 如果k·lcar较大,则排队未完全消散,将当前时间t0增加1,即t0=t0+1,并重复步骤S5.1; 如果k·lcar较小,则当前时间排队已完全消散,在一个周期内的最大排队长度为S6.1:根据调整中的绿灯及红灯的显示时长,生成多种不同的信号配时方案,即通过改变目标周期的信号配时方案来实现优先控制; 所述信号配时方案中各信号优先控制参数的取值范围如下: gmin≤gi≤gmax; rmin≤ri≤rmax; gi:目标信号周期i的可变绿灯时间; gmax:目标车辆行程方向信号相位的可变绿灯时间的最大值; gmin:目标车辆行程方向信号相位的可变绿灯时间的最小值; ri:目标信号周期i的可变红灯时间; rmax:目标车辆行程方向信号相位的可变红灯时间的最大值; rmin:目标车辆行程方向信号相位的可变红灯时间的最小值; lmax,i:目标信号周期i的目标车辆前方交叉口排队长度的最大值; S6.2:选取一所述信号配时方案,即选取适当的信号优先控制参数,以进行各方案的参考对照; S7.1:建立所述目标车辆的延误期望模型,表达式为: 目标车辆在信号交叉口的延误期望; r:原始信号配时方案中目标车辆运行方向信号相位的红灯时间; 将概率密度ftd的详细表达式带入延误期望模型Etd的表达式,获得延误期望计算模型表达式为: 建立所述目标车辆行程速度与交叉口排队车辆数的关系式,将所述目标车辆的延误期望计算模型转换为连续性计算模型,详细表达式为: tr:交叉口排队车辆完全消散的时间; vmax:目标车辆行程速度的最大值; vmin:目标车辆行程速度的最小值; S7.2:根据选取的所述信号配时方案,计算所述信号配时方案中所述目标车辆的延误期望; S8.1:基于所述目标车辆的延误期望模型,根据数理统计理论,建立所述目标车辆的延误方差模型,表达式为: Dtd=Etd2‑[Etd]2; Dtd:目标车辆在信号交叉口的延误方差; S8.2:根据选取的所述信号配时方案,计算所述信号配时方案中所述目标车辆的延误方差; S9.1:基于所述目标车辆的延误期望和延误方差,计算模型建立的目标函数,所述目标函数包含所述目标车辆的延误期望、所述目标车辆的延误方差及信号调整时长,表达式为: α:目标函数中目标车辆的延误期望的部分权重; β:目标函数中目标车辆的延误方差的部分权重; γ:目标函数中信号调整时长的部分权重; g:原始信号配时方案中目标车辆运行方向信号相位的绿灯时间; r:原始信号配时方案中目标车辆运行方向信号相位的红灯时间; S9.2:根据选取的所述信号配时方案,计算对应的目标函数值; S10:判断所述信号配时方案的是否是最优选择; S10.1:将计算获取的当前目标函数值与最小目标函数值进行比较: 若无记录目标函数值,将当前目标函数值记录成为最小目标函数值,重复步骤S6.2; 若当前目标函数值较大,重复步骤S6.2直至完成全部的所述信号配时方案的选取; 若当前目标函数值较小,将当前目标函数值记录成为最小目标函数值; S10.2:根据最小目标函数值,确定计算获取所述最小目标函数值的信号配时方案为最优选择; S11:实施最优选择的信号配时方案。
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