[發明專利]基于物聯網的干道交通信號綠波帶控制系統與控制方法

無效

• 申請號: 201210437409.0
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN103810865A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 辛帥
• 申請（專利權）人: 上海寶康電子控制工程有限公司
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07;G08G1/081;H04L29/08
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及道路交通技術領域，特別涉及交通信號控制技術領域，具體是指一種基于物聯網的干道交通信號綠波帶控制系統與控制方法。

背景技術

交通問題是全球普遍關注的重要問題，目前已經嚴重影響了人類社會經濟的正常運行，采用最新的科學技術成果，提供各種能夠解決交通問題的“智能運輸系統”正在全球范圍迅速興起，為此，基于智能體（agent）和智能控制技術的信號控制方法已經成為研究熱點之一。

馬躍峰用仿真數據進行了基于agent的區域信號控制系統的模擬，提出了基于multi-agent的區域交通信號控制系統（馬躍峰，基于multi-agent的區域交通信號控制系統的研究，山東師范大學，2006）；承向軍等研究人員提出了一種交通信號自學習控制方法，將模糊理論和機器學習應用到交通信號控制過程中，提出了一種基于遺傳算法的單路口交通信號模糊控制方法。通過對到達車輛數目的模糊分類，將不同車輛數目到達情況下的信號控制決策方案以規則集的形式存儲在知識庫中，在交通信號控制過程中使用遺傳算法對規則集進行改進（承向軍、楊肇夏，一種交通信號自學習控制方法及仿真實現，系統仿真學報，2004(07)），并進一步提出了基于Q-學習的交通信號控制方法（承向軍、常歆識、楊肇夏，基于Q-學習的交通信號控制方法，系統工程理論與實踐，2006(08)），常歆識等研究人員將Q-學習應用在城市交通控制中，用來解決單路口信號控制agent的自學習問題（常歆識、承向軍、劉軍，一種交通信號自學習控制方法，鐵路計算機應用，2006(02)）。

交通流具有連續運動的特點，當一個交叉路口的各個方向交通流的隨機變化很大，特別是現代城市中突發事件比較多，無法預計交通流變化規律時，不可避免地出現了控制效率低下的結果。為了解決這個問題，人們發明了基于圖像檢測、線圈檢測等感應方式的交通信號機，以求準確地檢測出交叉路口各個方向的交通流情況，對信號機進行智能化的控制（李哲，基于圖像檢測的交通信號機技術研究，西北工業大學，2005）。

智能聯網型信號機在城市已經較為普及，如澳大利亞的SCATS（Sydney?CoordinatedAdaptive?Traffic?System）區域自適應交通信號控制系統、英國的SCOOT（Split-Cycle-OffsetOptimization?Technique）實時自適應交通信號控制系統（郭敏、毛斌，英國交通控制技術的應用，國外公路，1999，17(6):33-36）；青島海信推出的HSC-100道路交通信號控制機以及上海寶康電子控制工程有限公司推出的GBS-2100系列智能交通信號控制系統等等，均能夠與中心主機聯網，接受中心的指令，與中心進行數據和信息交換；均可通過車輛檢測器實時優化配時控制。以SCOOT系統為例，它對路網上各交叉口信號配時方案的檢驗和調整，每秒鐘都在進行，所以能對路網上交通狀況的任何一種變化趨勢做出迅速的反應。安裝有聯網可控信號機前端設備的路口，可以通過接收來自于信號控制中心服務器的指令，實時、安全地調整運行參數和運行相位（辛帥、金森元，交通信號機跳相位安全控制系統，實用新型專利，專利號：201120204889.7）。

隨著物聯網的發展，越來越多的智能終端設備在交通領域獲得了應用，并通過TCP/IP網絡等技術實現了互聯互通。例如目前廣泛應用在城市道路、高速公路上的電子警察、高清卡口、交通參數檢測器、交通事件檢測器、交通誘導屏、雷達測速儀等等，均可通過局域網等網絡連接到各個地區的中心機房，并且可以將大量的實時交通數據進行匯總、分析和挖掘，從而為實時交通信號優化帶來了可能，也為綠波帶中信號機配時參數的自動計算提供了條件。

交通信號“綠波”控制是一項比較特殊的系統，這項系統一般被稱為“綠波帶”，是一種干線協調控制方式。城市交叉口信號綠波控制一般是指一條主干道中若干個連續交叉口交通信號間的協調控制，目的是使行駛在主干道協調控制的交叉口的車輛，可以不遇紅燈或者少遇紅燈而通過這個協調控制系統中的各交叉口。從被控制的主干道路各交叉口的燈色來看，綠燈就像波浪一樣向前行而形成綠波，這種交通信號協調控制方式稱為“綠波帶”控制。有了“綠波帶”，那么其優先保持暢通的車流，就可以“一路綠燈”地通過其道路控制區域，盡量減少路口的停留時間。

當然，“綠波帶”主要是為了保證某個方向上的交通流的暢通。在這一控制目的的影響下，現有的“綠波帶”控制方法仍然存在缺陷，最主要的問題是，其僅能夠根據預先設置的參數，如控制開始及結束時間和各個道口信號燈相位等，對干道各道口的信號機進行控制，形成一個預設方向的“綠波帶”，而無法根據實際的交通情況對“綠波帶”進行優化。