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专利号: 2020114509243
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种交叉路口交通信号时长的实时动态调配方法,其特征在于,具体步骤如下:

1)数据采集:以T为采样间隔,采集交叉路口的历史数据P,得到包含N个样本的历史数据P{(S′M,i,1,V′M,i,1,Q′1),(S′M,i,2,V′M,i,2,Q′2),...,(S′M,i,N,V′M,i,N,Q′N)},其中S′M,i,N为路口通行方向的最大排队长度,V′M,i,N为路口通行方向的通行速度,M=1,2,..,W为路口通行方向,W为通行方向的最大数量,i为一天中的第i次采样,N为最大采样天数,Q′N为环境变量;

2)数据分类:将步骤1)中采集的历史数据P进行K均值聚类,得到K个数据簇;分别计算K个数据簇一天中第i个采样周期第M个方向的最大排队长度所需的平均通行时间t′Mi;

3)构建模型:分别计算K个数据簇一天中第i个采样周期第M个方向的最大排队长度所需的平均通行时间t′Mi,并采集预测当天的环境变量及第i‑1个周期内的第M个通行方向的真实数据,根据环境变量匹配到步骤2)中的数据簇中,并对第i个周期内第M个通行方向的通行时间t″Mi进行预测;

4)调整交通信号时长:根据步骤3)预测的第i个周期第M个通行方向的通行时间t″Mi,对第i个周期交叉路口的交通信号时长进行动态调节;

5)修正模型参数:采集第i个周期交叉路口第M个通行方向真实数据,并对预测参数进行修正,并返回步骤3)对i+1时刻交叉路口第M个方向所需的最大通行时间t″M,i+1进行预测。

2.如权利要求1所述的一种交叉路口交通信号时长的实时动态调配方法,其特征在于,步骤2)中数据分类的具体步骤如下:

2‑1)从步骤1)采集的N个历史数据中任意选择k个样本作为初始k个簇的簇中心,计算每个样本Xi与每个簇中心Cj的距离:dij=||Xi‑Cj||2                         (1)

2‑2)将样本Xi划入距离最近的簇中心所对应的数据集簇中,并更新数据簇的平均值;

2‑3)重复步骤2‑1)至步骤2‑2),直到簇中心不再发生变化,输出最终的k个数据簇。

3.如权利要求2所述的一种交叉路口交通信号时长的实时动态调配方法,其特征在于,步骤3)中构建模型的具体步骤如下:

3‑1)计算数据簇一天中第i采样周期交叉路口第M个方向排队车流量所需的最大平均通行时间t′Mi:

式(2)中,j为单个数据簇的样本数量;

3‑2)预测i时刻第M个方向所需的通行时间t″Mi:t″Mi=tM,i‑1ωM,i‑1+t′Miω′M,i‑1                    (3)式(3)中,tM,i‑1为第i‑1个周期真实的最大排队长度所需的通行时间,初始时刻T为交叉路口的一个红绿灯周期,ωM,i‑1为i‑1真实测量权重,ω′M,i‑1为i‑1时刻真实的模型权重。

4.如权利要求1所述的一种交叉路口交通信号时长的实时动态调配方法,其特征在于,步骤5)中修正参数的具体步骤如下:

5‑1)采集第i个周期交叉路口第M个通行方向真实的最大排队长度SM,i及真实的通行速度VMi;

5‑2)计算i时刻第M个通行方向真实的最大排队长度所需的通行时间tMi+1:

5‑3)根据tMi计算i个周期第M个方向的真实模型权重ωM,i以及真实测量权重ω′M,i:将i时刻的真实测量权重ωM,i以及真实模型权重ω′M,i作为i+1时刻预测测量权重及预测模型权重,返回步骤3)预测i+1时刻交叉路口2个方向所需的最大通行时间t″Mi+1,并对交叉路口交通信号时长进行调节。

5.一种交叉路口交通信号时长的实时动态调配系统,其特征在于,包括以下模块:数据采集模块:以T为采样间隔,采集交叉路口的历史数据P,得到包含N个样本的历史数据P{(S′M,i,1,V′M,i,1,Q′1),(S′M,i,2,V′M,i,2,Q′2),...,(S′M,i,N,V′M,i,N,Q′N)},其中S′M,i,N为路口通行方向的最大排队长度,V′M,i,N为路口通行方向的通行速度,M=1,2,..,W为路口通行方向,W为通行方向的最大数量,i为一天中的第i次采样,N为最大采样天数,Q′N为环境变量;

数据分类模块:将步骤1)中采集的历史数据P进行K均值聚类,得到K个数据簇;分别计算K个数据簇一天中第i个采样周期第M个方向的最大排队长度所需的平均通行时间t′Mi;

构建模型模块:分别计算K个数据簇一天中第i个采样周期第M个方向的最大排队长度所需的平均通行时间t′Mi,并采集预测当天的环境变量及第i‑1个周期内的第M个通行方向的真实数据,根据环境变量匹配到步骤2)中的数据簇中,并对第i个周期内第M个通行方向的通行时间t″Mi进行预测;

调整交通信号时长模块:根据步骤3)预测的第i个周期第M个通行方向的通行时间t″Mi,对第i个周期交叉路口的交通信号时长进行动态调节;

修正模型参数模块:采集第i个周期交叉路口第M个通行方向真实数据,并对预测参数进行修正,并返回步骤3)对i+1时刻交叉路口第M个方向所需的最大通行时间t″M,i+1进行预测。