[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

技術領域

本發明屬于城市交通控制領域，具體涉及一種自適應的交叉口信號控制方法。

背景技術

交通信號控制以交叉口微觀車流為控制對象，以相位和時間為尺度分配車輛在交叉口的路權，從時間上分離沖突車流，對交通流進行合理的引導和調度，達到減少交通事故，提高交通安全和運輸效率的目的。

目前，國內外的交叉口信號控制方法主要有定時控制、感應控制和自適應控制三類，定時控制適合于交通量較大且交通分布均勻的交叉口；感應控制適合于交通量偏小，變化不均勻的交叉口，但交通量大時，無法根據交通需求來調整和優化信號狀態以緩解交通擁堵；自適應控制是根據檢測器送來的交通量數據，實時產生某種性能指標下的最佳配時方案，自動調節綠信比、周期長度及綠時差等信號配時參數，使信號配時與變化的交通流相適應，目前,SCOOT和SCATS是兩種主流的城市交通信號燈自適應控制方法。SCATS系統根據交通流變化情況，實時調整信號控制參數，但可選方案數量有限，執行每一方案時間長（十幾分鐘變化一次方案），不具備反饋功能，且檢測設備放在停車線前，無法檢測車輛排隊長度；SCOOT系統實用性強，對配時參數能采用連續性微調整，但其相關的控制模型都是通過數學模型仿真出來的，數學模型越復雜，所需仿真時間就越長，可靠性和實時性之間會產生矛盾。此外,SCOOT和SCATS系統都需要采集大量數據，建設成本高。

交叉口車輛排隊長度是表征交通狀態的一個重要指標，目前最優實時信號控制主要基于交叉口各進口車道排隊長度進行求解。但是，計算排隊長度較為復雜，通常依賴多個檢測器或利用視頻圖像數據，實時圖像處理的計算量非常大，價格昂貴，且易受天氣影響，系統的可靠性較差。現在大多數城市已鋪設了感應線圈等設備來獲取交通量，車輛占用時間，道路占用率，擁擠程度和排隊長度等實時交通信息，但交叉口各方向的交通需求并不一定平衡，各進口車道的排隊長度也不一定相等，特別是在交通量較大的情況下，檢測器被隊列中的某輛車長時間占用時，無法估計實時到達的車輛數和排隊長度等信息，因而導致車輛排隊長度計算精度不高，信號配時方案不精確。如果在每條車道上安裝多個檢測器，不僅對原有路面造成多處損壞，而且工程量大，安裝不方便，工程的可行性和實施的操作性較低。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷與不足，本發明的目的在于一種自適應的交叉口信號控制方法，該方法通過上周期的交叉口車輛排隊長度來實現交叉口信號控制。

一種自適應的交叉口信號控制方法，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；