[發明專利]分布式交通信號相位差控制結構和調整方法

無效

• 申請號: 201210438250.4
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102930734A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 鄭培余;李旭東;包可為
• 申請（專利權）人: 江蘇大為科技股份有限公司
• 主分類號: G08G1/081
• 分類號: G08G1/081
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本發明提出了一種分布式的交通信號相位差控制結構和調整方法，屬于道路交通信號控制技術領域。

背景技術

道路交通信號控制（紅綠燈控制）是保證道路交通安全和暢通的重要技術手段，信號周期（Cycle）、綠信比（Split）和相位差(Offset)是協調控制交通信號的三個基本配時參數。合理的信號周期長度和綠信比是減少單路口綠燈損失時間和停車延誤的關鍵因素，而相位差控制是實現多路口之間協調控制、減少停車次數和停車延誤的最重要的控制參數。

相位差也稱綠燈起步時距，是指相鄰兩個路口放行綠燈的時間差（單位：秒），良好的相位差配置可使車輛不要停車連續通過多個路口，減少停車次數、停車延誤和降低能源消耗，這也是交通信號協調控制的系統目標。

相位差控制結構包括相位差的生成及相位差調整兩個層次，相位差的生成是指根據當前的交通流量和交通狀態計算優化目標相位差的大小，相位差的調整是指在當前相位差的基礎上，采用一定的調整方法，經過一段時間的小步距調整后，使兩個路口的相位差達到目標相位差數值。

在實際應用中，一般把相鄰的一組路口（2-10個左右）劃分成一個子區，并指定其中一個路口為關鍵路口，以子區為單位進行相位差優化和調整，關鍵路口的綠燈開始時間作為子區中其他路口同步信號，關鍵路口的相位差定義為0，子區中其他路口綠燈開始時間相對于關鍵路口的時間差（單位：秒）定義為該路口的相位差數值。

國際上，以英國TRRL(Transport?and?Road?Research?Laboratory，英國道路交通研究所)研制的SCOOT（Split?Cycle?Offset?Optimizing?Technique，綠信比、周期、相位差優化技術）信號控制系統和澳大利亞RTA（Road?and?Traffic?Authority,道路交通局）研制的SCATS（Sydney?Coordinated?Adaptive?Traffic?System，悉尼自適應交通控制系統）信號系統為代表的主要控制系統中，相位差的生成和相位差的調整都是通過中心計算機來完成的，我國第一個交通信號控制系統—國家“八五”重點科技攻關項目《城市交通信號控制系統應用技術》中的信號配時優化軟件中的相位差控制也采用了中心集中控制結構，如圖1所示。

這種相位差中心集中優化和調整的方法具有如下一些不足：

1）??中心計算機負荷大。由于相位差調整和優化過程全部在中心計算機完成，當受控路口數目較多時，中心計算機開銷較大，制約了系統規模的進一步擴大。

2）??響應速度慢。由于計算和通信資源的開銷，集中控制結構響應速度慢。

3）??容易出現調整波動。這里的波動是指調整過程中出現了相位差反復，例如從相位差-10調整到30，理想的調整方案應是當前相位差從-10單調增長到30，但可能出現了-5，10，0，10，15這樣的調整過程，出現了反復，減慢了相位差調整的速度。

4）??調整精度較差。由于以上波動的原因，有時不能精確實現目標相位差。

在已知每個路口目標相位差的情況下，傳統交通信號控制系統的相位差調整方法流程如圖2所示。中心計算機接收每個路口的周期開始通知，然后計算每個路口當前相位差；若路口當前相位差=目標相位差，則該路口執行當前周期長度；若不等于，則根據每個路口目標相位差及當前相位差計算該路口的總調整量（秒），然后根據平滑原則計算本周期的周期調整量，最后把每個路口調整后的周期長度發送給路口執行。

發明內容

本發明提出了一種分布式的相位差優化和調整控制結構，并給出了一種相響應速度快、穩定性好的相位差調整方法。

按照本發明提供的技術方案，所述分布式交通信號相位差控制結構為：把相位差的優化計算和相位差的調整兩種功能分離，相位差的優化計算由中心計算機來完成，把與各路口狀態相關的相位差調整放置在路口本地交通信號控制機中完成；每臺交通信號控制機中內置相位差調整器，中心計算機的相位差生成器計算得到各路口的目標相位差后，把各目標相位差發送給各路口的交通信號控制機，各路口交通信號控制機根據當前相位差并行地進行相位差調整計算。

信息流程為：關鍵路口的交通信號控制機回送中心計算機綠燈開始通知；中心計算機向非關鍵路口的交通信號控制機轉發關鍵口的綠燈開始通知；中心計算機向非關鍵路口的交通信號控制機通知優化后的目標相位差、周期和綠信比。

所述的分布式交通信號相位差調整方法包括如下步驟：