[發明專利]一種自適應的交叉口信號控制方法

有效

• 申請號: 201310167669.5
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103280113A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 安毅生;趙祥模;賀冰花;袁紹欣;南春麗;姚迪;張曼;楊峰;雷鵬;梁超;尚龍華
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G08G1/08
• 分類號: G08G1/08
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

1.一種自適應的交叉口信號控制方法，其特征在于，該方法按照以下步驟進行：

步驟一，在交叉口每個車道上安裝1個車輛檢測器，車輛傳感器和停車線的距離記為L，每個車輛檢測器用于采集各相位第n周期的紅燈啟亮時刻第n周期的綠燈啟亮時刻第n+1周期的紅燈啟亮時刻每個車輛通過車輛檢測器時的占用時間t_o、車輛檢測器的空閑時間間隔t_f及通過檢測器的車輛數n；

所述的相位包括直行隊列所在的直行相位和左拐隊列所在的左拐相位；

一個周期為從紅燈啟亮時刻到綠燈熄滅時刻，記G_min為最小綠燈時間，記g_lay為單位綠燈延長或縮短時間，記G_main為主干道的最大總綠燈時間；

步驟二，在一個周期有效綠燈時間結束時，車輛檢測器將檢測數據傳輸給后臺數據處理系統，分析該周期中交通狀態的變化，找出車輛檢測器特征狀態的躍遷時刻T_A、T_B和T_C；

T_A是紅燈啟亮后車輛v₁開始長時間占用車輛檢測器的狀態躍遷時刻，T_A時刻后，車輛檢測器被車輛v₁長時間占用，時刻T_A可用來確定該相位車道是否存在較長的車輛隊列；

T_B是綠燈啟亮后車輛v₁駛離車輛檢測器的躍遷時刻，在綠燈啟亮后，T_B時刻前，停車線前的車輛陸續以飽和流率駛離交叉口，但通過檢測器的車輛數為0，在T_B之后，車輛以最大通行流率通過車輛檢測器，車輛檢測器的占用時間和間隔時間降低；

T_C是車輛排隊隊列中最后一輛車v₂通過車輛檢測器的狀態躍遷時刻，確定隊列最后一輛車v₂的依據是：排隊隊列中連續車輛通過檢測器時間隔時間較小，當一輛車與其跟隨車通過檢測器的時間間隔大于閾值A，說明跟隨車不在此排隊隊列中；

根據目前交通調查數據統計結果得到閾值A的取值為3s；

步驟三，采用從時刻到T_A時刻時間段內通過檢測器的車輛數n_L計算飽和情況下的車流密度k_j，則k_j＝n_L/L；采用從時刻到T_B時刻時間段和停車線到車輛檢測器間的距離L計算車輛排隊隊列的消散速度v，則進而通過T_B和T_C時間段內通過檢測器的車輛數n_j計算該周期內的最大排隊長度Q；

（1）若不存在T_A時刻，則Q＜L；

（2）若存在T_A時刻，則進一步確定T_C時刻；

（a）若存在T_C時刻，則Q=L+n_j/k_j；

（b）若不存在T_C時刻，則將下周期紅燈啟亮時刻作為躍遷時刻T_C，統計T_B和時間段內通過檢測器的車輛數n_j，則Q＞L+n_j/k_j；

步驟四，調整主干道的信號控制策略，具體過程如下所述：

分別按照步驟三的方法計算直行隊列長度Q_S和左拐隊列長度Q_L；

（1）若兩隊列的長度都小于L，則左拐相位時間和直行相位時間都分配最小綠燈時間，即T_g1＝T_g2＝G_min；

（2）若只有某一隊列長度小于L，則該隊列所在的相位分配最小綠燈時間T_g1＝G_min，而另一個長度大于等于L的隊列則需要確定此隊列是否存在躍遷時刻T_C：

（a）若存在躍遷時刻T_C，則根據T_C和計算該時間間隔內車輛通過L所需最小速度v_m，則有確定是否存在綠燈富余時間：

a）若v_m＜v，則存在綠燈富余時間，將原綠燈時長減掉單位綠燈變更時間g_lay，即T_g2＝T_g2-g_lay；

b）若v_m≥v，則不存在綠燈富余時間，即表示有剩余隊列，若T_g2＜G_main-T_g1，則在原綠燈時長加g_lay，即T_g2＝T_g2+g_lay，若T_g2＝G_main-T_g1，則T_g2＝T_g2；

（b）若不存在躍遷時刻T_C，則表示在綠燈時間結束時，檢測器上游還有排隊隊列，則該相位的綠燈時長為T_g2＝G_main-T_g1；

（3）若兩隊列的排隊長度都大于等于L，則確定各隊列是否存在躍遷時刻T_C，則有：

（a）若兩者都存在時刻T_C，則確定各相位是否有富余綠燈時間，按照步驟（2）的策略（a）執行綠燈延長或縮減得綠燈時長T_g1和T_g2，其中：T_g1+T_g2≤G_main；

（b）若一個隊列存在時刻T_C，另一個不存在時刻T_C，則存在時刻T_C的相位按照步驟（2）的策略（a）執行綠燈延長或縮減得綠燈時長T_g1，不存在時刻T_C的相位的綠燈時間為T_g2＝G_main-T_g1；

（c）若兩者都不存在躍遷時刻T_C，則根據Q_S和Q_L的長度比例分配左拐相位和直行相位的綠燈時間，即TL=Gmain×QLQL+QSTS=Gmain×QSQL+QS]]>

其中：T_L是左拐相位的綠燈時長，T_S是直行相位的綠燈時長，Q_S是直行相位隊列長度，Q_L是左拐相位隊列長度。

步驟五，調整次干道的信號控制策略，具體過程如下所述：

次干道直行和左拐由一個相位所控制，記G_minor為次干道的最大綠燈時間，G_min為最小綠燈時間，g_lay為單位綠燈延長或縮短時間，首先按照步驟三的方法計算次干道的排隊長度Q；

（1）若隊列長度Q＜L，則分配最短綠燈時間T_g＝G_min；

（2）若隊列長度Q≥L，則確定是否存在躍遷時刻T_C，則有：

（a）若存在躍遷時刻T_C，則根據T_C和計算該時間間隔內車輛通過L所需最小速度v_m，則有確定是否存在綠燈富余時間：

a）若v_m＜v，則存在綠燈富余時間，則T_g＝T_g-g_lay；

b）若v_m≥v，則不存在綠燈富余時間，即表示有剩余隊列，若T_g＜G_minor，則T_g＝T_g+g_lay，若T_g＝G_minor，則T_g＝T_g；

（b）若不存在躍遷時刻T_C，則T_g＝G_minor。