[發(fā)明專利]自適應(yīng)交叉口交通流隨機(jī)波動的交通信號控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610578948.4
• 申請日: 2016-07-21
• 公開（公告）號: CN106128128B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣賢才;于晨
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G08G1/08
• 分類號: G08G1/08
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司23101
• 代理人: 吳振剛

1.一種自適應(yīng)交叉口交通流隨機(jī)波動的交通信號控制方法，采用的設(shè)備包括交通流檢測器、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及控制模塊、車道信號燈和多個(gè)LED誘導(dǎo)屏，交通流檢測器與數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理及控制模塊連接，數(shù)據(jù)處理及控制模塊分別與車道信號燈、多個(gè)LED誘導(dǎo)屏連接，LED誘導(dǎo)屏安裝在面向每個(gè)進(jìn)口道的信號燈桿上，首先，交通流檢測器實(shí)時(shí)采集交叉口各進(jìn)口車道左轉(zhuǎn)和直行車流的到達(dá)信息；其次，交通流檢測器將采集到的交通流數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)傳送給數(shù)據(jù)處理及控制模塊；最后，數(shù)據(jù)處理及控制模塊對接收到的交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算和邏輯判斷，當(dāng)判斷得出某個(gè)進(jìn)口道的左轉(zhuǎn)或直行飽和車流消失時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制模塊立即發(fā)出控制命令經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)改變車道信號燈燈色，結(jié)束該進(jìn)口左轉(zhuǎn)或直行車流的放行，并通過LED誘導(dǎo)屏發(fā)布提示信息引導(dǎo)其他進(jìn)口的候駛車輛進(jìn)入待駛區(qū)；

其特征在于，控制方法步驟如下：

步驟一：設(shè)置左轉(zhuǎn)與直行待駛區(qū)

在交叉口內(nèi)布置左轉(zhuǎn)和直行待駛區(qū)，其中，左轉(zhuǎn)與直行待駛區(qū)不能重疊，待駛區(qū)的位置不能影響下一相位車輛的通行；

步驟二：交通流檢測器檢測位置的確定

當(dāng)檢測器檢測到某進(jìn)口左轉(zhuǎn)或直行方向飽和車流消失時(shí)，應(yīng)立即結(jié)束該進(jìn)口道左轉(zhuǎn)或直行方向車流的放行，因此交通流檢測器的檢測位置應(yīng)確保檢測到的飽和車流中最后一輛車能夠在黃燈期間順利通過進(jìn)口道停車線，需滿足以下關(guān)系：

L_D≤V×(A+t_S)

式中L_D——交通流檢測器檢測位置距停車線的最大距離(m)；

V——綠燈期間車輛通過停車線的平均速度(m/s)；

A——黃燈時(shí)間(s)；

t_S——飽和車頭時(shí)距(s)；

此外，為了確保每個(gè)信號周期檢測器均能檢測到飽和車流，要求交通流檢測器的檢測位置應(yīng)小于正常的排隊(duì)長度，以平均車頭間距為6米，每信號周期進(jìn)口道某相位車流的排隊(duì)長度計(jì)算如下：

L_Q＝6.0Q(1-r)c/(3600n)

式中L_Q——定周期信號控制條件下進(jìn)口道某相位的車輛排隊(duì)長度(m)；

Q——該進(jìn)口平峰時(shí)段某相位小時(shí)到達(dá)交通量(veh/h)；

c——定周期信號控制條件下的周期時(shí)長(s)；

n——該進(jìn)口道某相位包含的車道數(shù)；

r——定周期信號控制條件下該進(jìn)口道某相位的綠信比；

考慮到車流到達(dá)的隨機(jī)性和波動性，取計(jì)算排隊(duì)長度的一半作為交通流檢測器檢測位置的設(shè)置依據(jù)，能保證每信號周期交通流檢測器均能檢測到飽和車流；

取上述兩條件的最小值作為檢測器設(shè)置位置的最終結(jié)果，即：

L＝min(L_D,0.5L_Q)

式中L——交通流檢測器檢測位置距停車線的距離(m)；

L_D——確保檢測到的飽和車流最后一輛車在黃燈期間能順利通過停車線的最大距離(m)；

L_Q——進(jìn)口道某相位正常車輛排隊(duì)長度(m)；

步驟三：相位放行次序

為充分利用左轉(zhuǎn)待駛區(qū)和直行待駛區(qū)的車輛存儲功能，無論南北方向還是東西方向，每個(gè)信號周期先放行左轉(zhuǎn)相位，再運(yùn)行直行相位；

步驟四：飽和車流判斷

飽和車流通過交叉口的車頭時(shí)距為3±0.5s，當(dāng)交通流檢測器4s以內(nèi)仍沒檢測到有后續(xù)到達(dá)車輛時(shí)，即為該進(jìn)口方向飽和車流消失；

步驟五：交叉口交通信號控制邏輯

5.1、機(jī)動車交通信號

各進(jìn)口道左轉(zhuǎn)或直行車流的最短綠燈時(shí)間必須保證檢測器檢測位置至停車線之間的排隊(duì)車輛能順利通過交叉口，各進(jìn)口道左轉(zhuǎn)或直行車流的最短綠燈時(shí)間參照以下模型確定：

g_min＝3×([L/6]+1)

即以檢測器檢測位置至停車線之間能夠停放的車輛數(shù)為基數(shù)，L除以6取整數(shù)加1，每輛車按3s計(jì)算所需的最短綠燈時(shí)間，在最短綠燈時(shí)間運(yùn)行完畢后，才開啟飽和車流的檢測；

(5.1.1)南北進(jìn)口左轉(zhuǎn)車放行時(shí)，南北進(jìn)口直行車進(jìn)入待駛區(qū)；當(dāng)檢測到南或北進(jìn)口左轉(zhuǎn)車無飽和車流時(shí)，停止該方向左轉(zhuǎn)車放行，北或南進(jìn)口直行車與左轉(zhuǎn)車同時(shí)放行；當(dāng)北或南進(jìn)口左轉(zhuǎn)車無飽和車流時(shí)，停止該方向左轉(zhuǎn)車放行，南北進(jìn)口直行車同步放行；

(5.1.2)南北進(jìn)口直行車放行時(shí)，當(dāng)檢測到南或北進(jìn)口直行車無飽和車流時(shí)，停止該方向直行車放行；此時(shí)東或西進(jìn)口的左轉(zhuǎn)和直行車可進(jìn)入待駛區(qū)，北或南進(jìn)口直行車仍然放行；當(dāng)檢測到北或南進(jìn)口直行車無飽和車流時(shí)，結(jié)束南北方向直行相位，進(jìn)入東西方向左轉(zhuǎn)相位；

(5.1.3)東西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車放行時(shí)，東西進(jìn)口直行車進(jìn)入待駛區(qū)；當(dāng)檢測到東或西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車無飽和車流時(shí)，停止該方向左轉(zhuǎn)車放行，西或東進(jìn)口直行車與左轉(zhuǎn)車同時(shí)放行；當(dāng)西或東進(jìn)口左轉(zhuǎn)車無飽和車流時(shí)，停止該方向左轉(zhuǎn)車放行，東西進(jìn)口直行車同步放行；

(5.1.4)東西進(jìn)口直行車放行時(shí)，當(dāng)檢測到東或西進(jìn)口直行車無飽和車流時(shí)，停止該方向直行車放行；此時(shí)北或南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)和直行車可進(jìn)入待駛區(qū)，西或東進(jìn)口直行車仍然放行；當(dāng)檢測到西或東進(jìn)口直行車無飽和車流時(shí)，結(jié)束東西方向直行相位，進(jìn)入南北方向左轉(zhuǎn)相位，完成一個(gè)信號周期的車流組織；后續(xù)信號周期的車流組織以此類推；

5.2、行人與非機(jī)動車交通信號

(5.2.1)南進(jìn)口直行車開始放行時(shí)，由南向北的行人與非機(jī)動車交通信號開啟；南進(jìn)口直行車放行結(jié)束時(shí)，由南向北的行人與非機(jī)動車交通信號關(guān)閉；

(5.2.2)北進(jìn)口直行車開始放行時(shí)，由北向南的行人與非機(jī)動車交通信號開啟；北進(jìn)口直行車放行結(jié)束時(shí)，由北向南的行人與非機(jī)動車交通信號關(guān)閉；

(5.2.3)東進(jìn)口直行車開始放行時(shí)，由東向西的行人與非機(jī)動車交通信號開啟；東進(jìn)口直行車放行結(jié)束時(shí)，由東向西的行人與非機(jī)動車交通信號關(guān)閉；

(5.2.4)西進(jìn)口直行車開始放行時(shí)，由西向東的行人與非機(jī)動車交通信號開啟；西進(jìn)口直行車放行結(jié)束時(shí)，由西向東的行人與非機(jī)動車交通信號關(guān)閉；

步驟六：附屬交通設(shè)施的要求

在面向每個(gè)進(jìn)口道的信號燈桿上安裝LED誘導(dǎo)屏，安裝位置應(yīng)確保每個(gè)進(jìn)口道等候的頭車能清晰看見LED誘導(dǎo)屏顯示的信息，其由數(shù)據(jù)處理及控制模塊控制，用來提示左轉(zhuǎn)車、直行車在合適的時(shí)間進(jìn)入待駛區(qū)。