[發明專利]四路環形交叉口的所有進口道適時交通信號控制方法

有效

• 申請號: 201410236291.4
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104008661A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 徐洪峰;姚榮涵;章琨;耿現彩
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G08G1/081
• 分類號: G08G1/081
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

1.一種四路環形交叉口的所有進口道適時交通信號控制方法，包括實施條件、交通運行組織、交通數據檢測器布設、控制功能模塊設計4個方面的內容，其特征在于：

(一)實施條件

⑴各進口方向的進口車道數不少于2條，環內車道數不少于2條；

⑵在各進口道臨近環道的10-20m位置施劃機動車停止線、安裝紅黃兩色交通信號燈，燈色顯示順序為暗→黃→紅→暗；在交通信號燈的下方安裝內容為“紅燈亮時，禁止直行和左轉車輛通行”的輔助標志；

⑶右轉車輛自由接近環道，始終遵循讓行規則駛入和駛離環道；

⑷進出口道范圍內未設置平面過街設施；

(二)交通運行組織

較低機動車交通負荷水平下，讓行規則能夠安全、高效地為入環車輛、環內車輛和出環車輛分配通行權；隨著機動車交通負荷水平的提高，環道車流趨于密集，車輛進出環道的難度加大，入環車輛不讓環內車輛先行、環內車輛不讓出環車輛先行的現象愈發頻繁，讓行規則趨于全面失效；一旦發出環道全局死鎖預警，應禁止所有進口道的直行和左轉車輛接近環道，以便快速疏散環內車輛，避免發生環道全局死鎖；環道全局死鎖預警解除后，若任意進口道的機動車交通負荷處于較高水平，認為環形交叉口仍將面臨環道全局死鎖的危險，應使得各進口道的直行和左轉車輛有規律地接近環道，遵循讓行規則駛入和駛離環道，直至各進口道的機動車交通負荷均降至相對較低的水平，方能允許直行和左轉車輛自由接近環道，遵循讓行規則駛入和駛離環道；

所有進口道適時交通信號控制條件下，所有進口道均為雙模式進口道，可以實施3種交通運行組織方式；根據進口道和環道的交通運行狀態，不同的交通運行組織方式之間將進行動態調整，每1種交通運行組織方式的活躍時間也將進行動態調整；

⑴所有進口道同時放行：所有交通信號燈同時顯示暗燈，直行和左轉車輛自由接近環道，遵循讓行規則駛入和駛離環道；

⑵所有進口道禁止放行：所有交通信號燈同時顯示紅燈，禁止直行和左轉車輛接近環道，已通過機動車停止線的車輛遵循讓行規則駛入和駛離環道；

⑶單個進口道輪流放行：按照順時針的順序，依次令單個進口道的交通信號燈顯示暗燈、其余進口道的交通信號燈顯示紅燈，顯示暗燈的進口道的直行和左轉車輛自由接近環道，遵循讓行規則駛入和駛離環道，顯示紅燈的進口道的直行和左轉車輛不得接近環道；

上述3種交通運行組織方式之間的切換關系如下所示：

⑴→⑵；⑵→⑴；⑵→⑶；⑶→⑵；⑶→⑴；

(三)交通數據檢測器布設

根據承載交通功能的不同，將環形交叉口的車輛通行空間分為：進口道、出口道、環道交織段和環道基本段；

為了實時監測進口道和環道的交通運行狀態，要求布設進口道上游檢測器、進口道停止線檢測器和環道檢測器；不同類型的交通數據檢測器具有不同的功能定位，采用車道獨立檢測方法獲取車頭時距和/或占有時間，如下表所示：

(四)控制功能模塊設計

所有進口道適時交通信號控制方法是一種交通事件驅動的交通響應控制方法；它認為適時啟用某個進口道的某種交通信號燈色的目的是為了響應某些能夠表征道路使用者的通行時間資源供給或需求狀態、可定量解析或準確感知的交通事件；以“預判并消除環道全局死鎖的可能性、適應機動車交通負荷水平的連續變化”為控制目標，并將其分解為若干控制任務，交通事件被有選擇地納入到控制任務之中，作為動態調整環形交叉口的交通運行組織方式以及各進口道的交通信號燈色顯示時間的主要依據；

所有進口道適時交通信號控制方法具有模塊化的技術架構，由主模塊、初始化模塊、全紅時間管理模塊和暗燈時間管理模塊構成；主模塊是控制方法的基礎平臺，初始化模塊和全紅時間管理模塊是面向所有進口道的交通信號燈、承擔具體控制任務的公用功能模塊，暗燈時間管理模塊是面向特定進口道的交通信號燈、承擔具體控制任務的專用功能模塊；控制方法的執行周期為1s，這意味著，交通信號燈色的更新周期為1s；

⑴主模塊

主模塊用以從頂層建立不同功能模塊之間的數據流和控制流，對于其他功能模塊實現既定的控制功能起到支撐的作用；

主模塊中涉及的交通事件TE_MAIN(no.)如下所示：

TE_MAIN(1.1)：已經啟用所有進口道同時放行方式；

TE_MAIN(2.1)：進口道1的交通信號燈顯示暗燈；

TE_MAIN(2.2)：進口道2的交通信號燈顯示暗燈；

TE_MAIN(2.3)：進口道3的交通信號燈顯示暗燈；

TE_MAIN(2.4)：進口道4的交通信號燈顯示暗燈；

TE_MAIN(3.1)：進口道1的當前暗燈時間大于等于最小暗燈時間；

TE_MAIN(3.2)：進口道2的當前暗燈時間大于等于最小暗燈時間；

TE_MAIN(3.3)：進口道3的當前暗燈時間大于等于最小暗燈時間；

TE_MAIN(3.4)：進口道4的當前暗燈時間大于等于最小暗燈時間；

⑵初始化模塊

初始化模塊用以對控制時段內具有固定取值的技術參數進行初始賦值操作；初始化模塊僅在控制時段的起始時刻被執行1次；

在初始化模塊中進行賦值的技術參數包括：⑴黃燈時間；⑵最小全紅時間；⑶最大全紅時間；⑷最小暗燈時間；⑸最大暗燈時間；⑹進口道上游檢測器的車頭時距閾值；⑺環道檢測器的車頭時距閾值；⑻進口道上游檢測器的占有時間閾值；⑼進口道停止線檢測器的占有時間閾值；⑽環道檢測器的占有時間閾值；

⑶全紅時間管理模塊

全紅時間管理模塊用以監測環道檢測斷面和進口道停止線檢測斷面的交通運行狀態，適時決定啟用或退出所有進口道禁止放行方式；

全紅時間管理模塊中涉及的交通事件TE_ADM(no.)如下所示：

TE_ADM(1.1)：記錄所有環道檢測器采集的占有時間；

TE_ADM(1.2)：記錄所有環道檢測器采集的車頭時距；

TE_ADM(1.3)：記錄當前全紅時間；

TE_ADM(1.4)：記錄所有進口道停止線檢測器采集的占有時間；

TE_ADM(2.1)：未啟用所有進口道禁止放行方式；

TE_ADM(3.1)：任意3個環道基本段可能發生阻塞，即任意3個環道基本段的環道檢測器采集的最大占有時間均大于等于占有時間閾值；

TE_ADM(4.1)：啟用所有進口道禁止放行方式，令所有進口道的交通信號燈由暗燈切換至紅燈；

TE_ADM(5.1)：當前全紅時間大于等于最大全紅時間；

TE_ADM(5.2)：當前全紅時間小于最小全紅時間；

TE_ADM(6.1)：無車輛連續到達任意1個環道基本段，即所有環道檢測器采集的車頭時距均大于車頭時距閾值；

TE_ADM(7.1)：所有進口道的機動車停止線后均已形成車輛排隊，即所有進口道的進口道停止線檢測器采集的最大占有時間均大于等于占有時間閾值；

TE_ADM(8.1)：退出所有進口道禁止放行方式，啟用單個進口道輪流放行方式，令排隊頭車等待時間最長(即進口道停止線檢測器占有時間最大)的進口道的交通信號燈由紅燈切換至暗燈，令其他進口道的交通信號燈繼續顯示紅燈；若各進口道的排隊頭車等待時間相等，令進口道1的交通信號燈由紅燈切換至暗燈；

TE_ADM(8.2)：退出所有進口道禁止放行方式，啟用所有進口道同時放行方式，令所有進口道的交通信號燈由紅燈切換至暗燈；

⑷暗燈時間管理模塊i

暗燈時間管理模塊i面向進口道i的交通信號燈，用以監測進口道上游檢測斷面和進口道停止線檢測斷面的交通運行狀態，適時決定繼續單個進口道輪流放行方式或啟動所有進口道同時放行方式，i＝1,2,3,4；

暗燈時間管理模塊中涉及的交通事件TE_DDM-i(no.)如下所示：

TE_DDM-i(1.1)：記錄進口道i的所有進口道上游檢測器采集的車頭時距；

TE_DDM-i(1.2)：記錄其他3個進口道的所有進口道上游檢測器采集的占有時間；

TE_DDM-i(1.3)：記錄其他3個進口道的所有進口道停止線檢測器采集的占有時間；

TE_DDM-i(2.1)：進口道i的當前暗燈時間大于等于最大暗燈時間；

TE_DDM-i(3.1)：進口道i的所有進口車道的車輛通行需求已經得到滿足，即進口道i的所有進口道上游檢測器采集的車頭時距先后或同時大于車頭時距閾值；

TE_DDM-i(3.2)：進口道i的大部分進口車道的車輛通行需求已經得到滿足，即進口道i超過半數的進口道上游檢測器采集的車頭時距先后或同時大于車頭時距閾值；

TE_DDM-i(4.1)：進口道i順時針方向相鄰的第1個進口道存在較長的車輛排隊，即進口道i順時針方向相鄰的第1個進口道的進口道上游檢測器采集的最大占有時間大于等于占有時間閾值；

TE_DDM-i(4.2)：進口道i順時針方向相鄰的第2個進口道存在較長的車輛排隊，即進口道i順時針方向相鄰的第2個進口道的進口道上游檢測器采集的最大占有時間大于等于占有時間閾值；

TE_DDM-i(4.3)：進口道i順時針方向相鄰的第3個進口道存在較長的車輛排隊，即進口道i順時針方向相鄰的第3個進口道的進口道上游檢測器采集的最大占有時間大于等于占有時間閾值；

TE_DDM-i(4.4)：其他3個進口道均不存在較長的車輛排隊，即其他3個進口道的進口道上游檢測器采集的占有時間均小于占有時間閾值；

TE_DDM-i(4.5)：其他1個或多個進口道的機動車停止線后尚未形成車輛排隊，即其他1個或多個進口道的進口道停止線檢測器采集的占有時間均小于占有時間閾值；

TE_DDM-i(5.1)：退出單個進口道輪流放行方式，進入所有進口道同時放行方式，令進口道i的交通信號燈繼續顯示暗燈，令其他3個進口道的交通信號燈由紅燈切換至暗燈；

TE_DDM-i(5.2)：繼續單個進口道輪流放行方式，令進口道i的交通信號燈由暗燈切換至紅燈，令進口道i順時針方向相鄰的第1個進口道的交通信號燈由紅燈切換至暗燈。