一种改进的MULTIBAND干线协调控制方法

摘要

本发明提供一种改进的MULTIBAND干线协调控制方法，其包括如下步骤：1）取消绿波带的中心对称约束；2）对绿波带宽在周期中的位置进行约束；3）设定目标函数和约束条件，得出改进的MULTIBAND干线协调控制模型。该干线协调控制方法具有以下有益效果：该干线协调控制方法打破了绿波带中心线连续的约束，并对绿波带位置的进行了约束；使建立的模型能够适用于多相位的情况，可有效提高传统的MULTIBAND模型的效率，减少交叉口停车次数和控制延误。

主权项

一种改进的MULTIBAND干线协调控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：1)取消绿波带的中心对称约束；取消绿波带的中心对称约束后，对建第i个交叉口立新的约束方程$\begin{array}{c}({w^{\prime }}_i+\overline{{w^{\prime }}_i})-(w_{i+1}+\overline{w_{i+1}})+(t_i+\overline{t_i})+{\delta }_i{l}_i-\overline{{\delta }_i{l}_i}-{\delta }_{i+1}{l}_{i+1}+\overline{{\delta }_{i+1}{l}_{i+1}}-m_i\\ =(r_{i+1}-r_1)+(\overline{{\tau }_i}+{\tau }_{i+1})\end{array}$式中，w_i为第i个交叉口上行绿灯开始或结束到绿波带b_i‑1中心线的时间，为第i个交叉口下行绿灯开始或结束到绿波带中心线的时间，w'_i为第i个交叉口上行绿灯开始或结束到绿波带b_i中心线的时间，为第i个交叉口下行绿灯开始或结束到绿波带中心线的时间，t_i为i交叉口和i+1交叉口之间上行车辆行程时间，为i交叉口和i+1交叉口之间下行车辆行程时间，δ_i,为一组0‑1变量，l_i为上行主路左转相位的绿信比，为下行主路左转相位的绿信比，τ_i为第i交叉口上行排队清空时间，为第i交叉口下行排队清空时间，r_i为第i交叉口上行方向红灯时长，为第i交叉口下行方向红灯时长，m_i为整数变量；并增加如下约束条件u_i≤w'_i‑w_i≤v_i$\overline{u_i}\le \overline{{w^{\prime }}_i}-\overline{w_i}\le \overline{v_i}$式中，u_i为第i个交叉口上行方向前后两个绿波带中心点允许的位置差的最小值；v_i为第i个交叉口上行方向前后两个绿波带中心点允许的位置差的最大值；为第i个交叉口下行方向前后两个绿波带中心点允许的位置差的最小值；为第i个交叉口下行方向前后两个绿波带中心点允许的位置差的最大值；2)对绿波带宽在周期中的位置进行约束；设定G_i为第i交叉口上行方向绿灯时长，为第i交叉口下行方向绿灯时长，过G_i中心点作与绿波带平行的线line1，作G_i和G_i+1中心点的连线line2，设η_i为G_i+1的中心点到line1的水平距离，${\eta }_i=w_{i+1}-{w^{\prime }}_i+\frac{1}{2}(G_i-G_{i+1})$$\overline{{\eta }_i}=\overline{w_{i+1}}-\overline{{w^{\prime }}_i}+\frac{1}{2}(\overline{G_i}-\overline{G_{i+1}})$η_i为绿波带宽在周期中的位置偏差，令x_i,y_i分别为η_i的上下界对绿波带宽在周期中的位置进行约束，分别为的上下界对绿波带宽在周期中的位置进行约束，则有$x_i\le w_{i+1}-{w^{\prime }}_i+\frac{1}{2}(G_i-G_{i+1})\le y_i$$\overline{x_i}\le \overline{w_{i+1}}-\overline{{w^{\prime }}_i}+\frac{1}{2}(\overline{G_i}-\overline{G_{i+1}})\le \overline{y_i}$3)设定目标函数和约束条件，得出改进的MULTIBAND干线协调控制模型，其中，目标函数为，Find b,z,w_i,w'_i,t_i,δ_i,m_i tomax$B=\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}(a_i{b}_i+\overline{a_i}\overline{b_i})$subject to约束条件为，$(1-k_i)\overline{b_i}\ge (1-k_i)k_i{b}_i,i=1,....,n-1$1/C₂≤z≤1/C₁$\left.\begin{array}{c}(1/2)b_i\le {w^{\prime }}_i\le (1-r_i)-(1/2)b_i\\ (1/2)b_i\le w_{i+1}\le (1-r_{i+1})-(1/2)b_i\\ (1/2)\overline{b_i}\le \overline{{w^{\prime }}_i}\le (1-{\bar{r}}_i)-(1/2)\overline{b_i}\\ (1/2)\overline{b_i}\le \overline{w_{i+1}}\le (1-\overline{r_{i+1}})-(1/2)\overline{b_i}\end{array}\right\},i=1,....,n-1$$\begin{array}{c}({w^{\prime }}_i+\overline{{w^{\prime }}_i})-(w_{i+1}+\overline{w_{i+1}})+(t_i+\overline{t_i})+{\delta }_i{l}_i-\overline{{\delta }_i}\overline{l_i}-{\delta }_{i+1}{l}_{i+1}+\overline{{\delta }_{i+1}}\overline{l_{i+1}}-m_i\\ =(r_{i+1}-r_i)+(\overline{{\tau }_i}+{\tau }_{i+1})\end{array},i=1,....,n-1$$\left.\begin{array}{c}(d_i/f_i)z\le t_i\le (d_i/e_i)z\\ (\overline{d_i}/{\bar{f}}_i)z\le \overline{t_i}\le (\overline{d_i}/\overline{e_i})z\end{array}\right\},i=1,......n-1$$\left.\begin{array}{c}(d_i/h_i)z\le (d_i/d_{i+1})t_{i+1}-t_i\le (d_i/g_i)z\\ (\overline{d_i}/\overline{h_i})z\le (\overline{d_i}/\overline{d_{i+1}})\overline{t_{i+1}}-\overline{t_i}\le (\overline{d_i}/\overline{g_i})z\end{array}\right\},i=1,......n-2$$\left.\begin{array}{c}{x}_i\le w_{i+1}-{w^{\prime }}_i+(1/2)(G_i-G_{i+1})\le y_i\\ \overline{x_i}\le \overline{w_{i+1}}-\overline{{w^{\prime }}_i}+(1/2)(G_i-G_{i+1})\le \overline{y_i}\end{array}\right\},i=1,......n-2$$\left.\begin{array}{c}{u}_i\le {w^{\prime }}_i-w_i\le v_i\\ \overline{u_i}\le \overline{{w^{\prime }}_i}-\overline{w_i}\le \overline{v_i}\end{array}\right\},i=1,......n-2$b_i,z,w_i,w'_i,t_i,τ_i,τ_i+1≥0δ_i,0 1 variablem_i integer其中，a_i、为带宽的权重系数，一般根据交叉口间的路段饱和度来确定；b_i为i交叉口和i+1交叉口之间上行带宽，为i交叉口和i+1交叉口之间下行带宽；k_i为下行带宽相对于上行带宽的目标比率，一般用于考虑到早晚高峰潮汐现象，而希望偏向某一个方向的带宽；C₁，C₂为周期的下限和上限；d_i为上行方向i交叉口与i+1交叉口停车线间的距离，为下行方向i交叉口与i+1交叉口停车线间的距离；e_i,f_i分别为i交叉口和i+1交叉口间路段上允许的上行最小和最大行驶车速，分别为i交叉口和i+1交叉口间路段上允许的下行最小和最大行驶车速；g_i,h_i分别为上行方向相邻路段间允许的速度变化范围的下界和上界，分别为下行方向相邻路段间允许的速度变化范围的下界和上界；z为周期的倒数。