【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及智慧交通管理，具體為一種面向單向od綠波路徑信號的自主協調和優化方法及系統。
技術介紹
1、綠波信號協調旨在設計信號之間的相位差，使得車輛流動在不停車的情況下依次通過相鄰信號交叉口，從而提升道路的通行效率。現有的綠波協調優化模型根據應用場景的不同，可分為單向(one-way)和雙向(two-way)兩類。
2、在早期的信號協調方法中，單向協調模型是最基本的綠波控制形式，其核心在于將相鄰信號之間的最短行駛時間作為相位差，以實現車輛流動的連貫性。然而，隨著交通需求的復雜化，雙向協調模型逐漸成為研究熱點，例如maxband、multi-band和am-band等模型。這些模型通過引入周期性約束、速度約束等條件，并結合混合整數線性規劃方法，尋求帶寬最大化的全局最優解，以更好地適應雙向道路上的綠波控制需求。
3、然而，為了更有效地響應從o(origin)區至d(destination)區的出行需求變化，近年來出現了一種新的綠波路徑設計方法，即od綠波路徑規劃方法。該方法在基于路網分區的同時，能動態調整單向綠波路徑以適應od需求的變化，實現從o區至d區的單向綠波路徑規劃。然而，現有綠波協調方法難以直接應用于該od綠波路徑的信號協調，存在以下幾個主要問題：
4、首先，傳統的單向協調模型由于綠波帶寬固定，無法動態響應實際交通流量的變化，難以滿足未來自主交通信號控制系統的需求。其次，部分雙向協調模型雖然能夠適應動態交通流量的波動，但由于其設計初衷是服務于雙向道路，因此無法直接應用于單向的od綠波路
5、綜上所述，傳統的綠波信號協調方法在自適應性和動態調整能力上存在明顯不足，難以滿足od綠波路徑的實際需求。這些局限性顯著限制了od綠波帶在未來自主交通系統中的應用效果，亟需通過技術創新予以改進和完善。
技術實現思路
1、針對上述技術問題，本專利技術提供一種面向單向od綠波路徑信號的自主協調和優化方法及系統。
2、本專利技術的一種面向單向od綠波路徑信號的自主協調和優化方法，包括如下步驟：
3、步驟一、計算od綠波路徑單點信號初始周期；
4、步驟二、進行od綠波路徑單點信號的自適應預配時；
5、步驟三、協調與優化od綠波路徑信號。
6、進一步地，步驟二具體包括如下步驟：
7、步驟2-1：計算相位聯盟關鍵量；
8、步驟2-2：計算相位聯盟特征函數值；
9、步驟2-3：計算相位的shapley值；
10、步驟2-4：計算初始相位綠燈時長。
11、進一步地，步驟2-1中，將od綠波路徑中的信號相位視為博弈參與者，構成合作博弈模型g＝[p,v]；其中，p為相位聯盟，聯盟組合方式取自相位集合n＝{1,2,3,…,n}，v為聯盟特征函數；關鍵量ri表示相位i的通行能力占比，計算公式為：
12、
13、其中，ccap,i表示單點信號m第i相位允許放行的所有車道總的通行能力(pcu/h)，將相位的起動損失時間l與綠燈總時長tg的比值，引入至關鍵量的約束條件中；該約束條件，如下：
14、
15、其中，|s|表示相位聯盟參與者個數，且|s|≤n,l表示相位起動損失時間s，通常設置為2s；tg表示單點信號m初始公共周期ck,0的綠燈總時長(s)，其計算公式為：tg＝ck,0-am-(z/ua-ts)。
16、進一步地，步驟2-2中，使用關鍵量的約束條件，設計單點信號預配時模型的聯盟特征函數v(s)，計算公式如下：
17、
18、該特征函數遵循投票機制：若聯盟s的通行能力比例之和滿足關鍵量ri的約束條件，則該聯盟有效；否則，其效用為零。
19、進一步地，步驟2-3中，列舉各信號的所有相位聯盟利用步驟2-2的公式，計算每個聯盟sj(j＝{1,2,…,k})的特征函數值v(sj)；計算每個相位i∈{1,2,3,…,n}在各相位聯盟sj中的平均邊際貢獻值其計算公式為：
20、
21、其中，k為相位聯盟的個數，n為信號相位的總數，|sj|表示相位聯盟sj中相位的數量，v(sj∪{i})為包含相位i聯盟的特征函數值，v(sj)為不包含相位i聯盟的特征函數值；
22、將所有相位的平均邊際貢獻值組成n維shapley向量用以指導基于相位通行能力公平分配相位綠燈時長。
23、進一步地，步驟2-4中，將步驟2-3所得相位i的平均邊際貢獻值乘以初始周期的綠燈總時長tg，得到該相位的初始綠燈時長計算公式如下：
24、
25、其中，round表示四舍五入操作，以保證綠燈時長為整秒；經過取整操作后，所有相位的初始綠燈時長之和將可能出現與原綠燈時長tg不相等的情況，將二者的差累加至綠燈時長最大的相位中，從而最終確定單點信號m相位i的最終初始綠燈時長其計算公式如下：
26、
27、其中，如果所有相位的初始綠燈時長之和與原綠燈時長tg的差值為正，則最大綠燈相位時長增加；若差值為負，則最大綠燈相位時長減少；若差值為零，則最大綠燈相位時長保持不變。
28、進一步地，步驟三具體包括如下步驟：
29、步驟3-1：準備數據；
30、步驟3-2：設置約束條件；
31、步驟3-3：設計目標函數；
32、步驟3-4：處理協調優化及結果。
33、進一步地，步驟3-2包括如下步驟：
34、步驟3-2-1：方向干擾約束的設置
35、對于od綠波路徑k中相鄰信號m和m+1，其方向約束為：
36、
37、其中，bm為信號m到信號m+1之間的綠波帶寬與公共周期的比值，wm為信號m到信號m+1之間的干擾變量，rm和rm+1分別為信號m和信號m+1的紅燈時長比，wm+1為信號m+1到信號m+2之間的干擾變量，τm+1表示信號m+1的隊列清除時長比；
38、步驟3-2-2：整數循環約束的設置
39、單向整數循環約束條件為：
40、wm-wm+1+tm+δmlm-δm+1lm+1＝(rm+1-rm)+τm+1+qm,
41、
42、其中，tm表示從信號m到信號m+1之間的旅行時長與周期的比值，δm和δm+1分別表示信號m和信號m+1的左轉相位模式的0/1變量，若左轉在直行的前面，則該值為1；否則為0，lm和lm+1分別表示信號m和信號m+1的左轉綠燈時長與周期的比值，qm表示循環整數變量；
43、步驟3-2-3：綠波速度約束的設置
44、為保證車輛在od綠波路徑中行駛時能夠減少停車次數甚至不停車，需設置單向綠波速度約本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1中所述的一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟二具體包括如下步驟：
3.根據權利要求2中所述的一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟2-1中，將OD綠波路徑中的信號相位視為博弈參與者，構成合作博弈模型G＝[P，v]；其中，P為相位聯盟，聯盟組合方式取自相位集合N＝{1，2，3，...，n}，v為聯盟特征函數；關鍵量Ri表示相位i的通行能力占比，計算公式為：
4.根據權利要求2中所述的一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟2-2中，使用關鍵量的約束條件，設計單點信號預配時模型的聯盟特征函數v(S)，計算公式如下：
5.根據權利要求2中所述的一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟2-3中，列舉各信號的所有相位聯盟利用步驟2-2的公式，計算每個聯盟Sj(j＝{1，2，...，K})的特征函數值v(Sj)；計算每個相位i∈{1，2，
6.根據權利要求5中所述的一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟2-4中，將步驟2-3所得相位i的平均邊際貢獻值乘以初始周期的綠燈總時長Tg，得到該相位的初始綠燈時長計算公式如下：
7.根據權利要求1中所述的一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟三具體包括如下步驟：
8.根據權利要求7中所述的一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟3-2包括如下步驟：
9.根據權利要求7中所述的一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟3-3中，設計目標函數為：
10.一種面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化系統，其特征在于，包括一計算機模塊，所述計算機模塊利用上述權利1至9任一項所述的面向單向OD綠波路徑信號的自主協調和優化方法。
...【技術特征摘要】
1.一種面向單向od綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1中所述的一種面向單向od綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟二具體包括如下步驟：
3.根據權利要求2中所述的一種面向單向od綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟2-1中，將od綠波路徑中的信號相位視為博弈參與者，構成合作博弈模型g＝[p，v]；其中，p為相位聯盟，聯盟組合方式取自相位集合n＝{1，2，3，...，n}，v為聯盟特征函數；關鍵量ri表示相位i的通行能力占比，計算公式為：
4.根據權利要求2中所述的一種面向單向od綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟2-2中，使用關鍵量的約束條件，設計單點信號預配時模型的聯盟特征函數v(s)，計算公式如下：
5.根據權利要求2中所述的一種面向單向od綠波路徑信號的自主協調和優化方法，其特征在于，步驟2-3中，列舉各信號的所有相位聯盟利用步驟2-2的公式，計算每個聯盟sj(j＝{1，2...
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