[發(fā)明專利]一種基于視頻的主干路協(xié)同信號機控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810238071.3
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN109410606B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 李慧玲;高萬寶;李云松;張廣林
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥革綠信息科技有限公司
• 主分類號: G08G1/08
• 分類號: G08G1/08;G08G1/081
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 程篤慶;黃樂瑜

1.一種基于視頻的主干路協(xié)同信號機控制方法，該方法中所使用的設備包括視頻車輛檢測器，數(shù)據(jù)采集通訊設備，聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸設備I，后臺數(shù)據(jù)處理和存儲服務器，聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸設備II，信號指令控制機，以及信號燈，各設備之間依順序信號連接，其特征在于：該方法包括如下步驟：

(1)在交叉口各個進口方向上安裝視頻車輛檢測器，調(diào)整檢測面的角度，確定檢測區(qū)和盲區(qū)臨界線位于停車線以前10-20米處，按照順時針方向?qū)σ曨l車輛檢測器進行編號，對路口所屬的路段編號與視頻檢測器編號進行綁定；

(2)通過視頻車輛檢測器，定時采集檢測區(qū)段的車道交通流率和車道交通流密度參數(shù)數(shù)據(jù)，所述參數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集通訊設備，通過聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸設備I，實時傳回后臺數(shù)據(jù)處理和存儲服務器，并進行標準化數(shù)據(jù)過濾處理和存儲；

(3)提取后臺數(shù)據(jù)處理和存儲服務器的交通信息數(shù)據(jù)，包括車道交通流率和車道交通流密度參數(shù)，計算路段平均交通流密度、交叉口平均交通流密度、主干路平均交通流密度；

(4)基于交叉口平均交通流密度-信號周期關(guān)系模型計算交叉口信號周期；

(5)根據(jù)路口各個進口方向路段的交通流率和平均交通流密度參數(shù)，構(gòu)建信號機反饋優(yōu)化控制算法模型，聚合計算各個路口的進口方向的優(yōu)化信號控制綠信比X；

(6)根據(jù)主干路各個路口的進口路段交通流率和主干路平均交通流密度參數(shù)，構(gòu)建信號機優(yōu)化控制算法模型，聚合計算路網(wǎng)整體的優(yōu)化信號控制綠信比Y；

(7)根據(jù)各個路口的進口方向的優(yōu)化信號控制綠信比X，以及路網(wǎng)整體的優(yōu)化信號控制綠信比Y，綜合計算各個交叉口最終優(yōu)化信號控制綠信比Z；

(8)根據(jù)各個交叉口最終優(yōu)化信號控制綠信比Z，計算各個進口方向信號配時的綠燈時間、黃燈時間和紅燈時間，形成下個信號周期的信號控制方案指令；

(9)利用信號指令控制機，調(diào)用指令數(shù)據(jù)庫接口服務，將下個周期的信號控制方案指令發(fā)送給各個信號燈，信號燈本周期控制方案結(jié)束后，立即執(zhí)行下一套信號控制方案，進行交通動態(tài)誘導；

基于視頻檢測器的交通流密度算法構(gòu)建，交通流密度-信號周期關(guān)系構(gòu)建，十字路口信號機優(yōu)化控制算法模型構(gòu)建，各個路口的進口方向的優(yōu)化信號控制綠信比X計算，路網(wǎng)整體的優(yōu)化信號控制綠信比Y計算，各個交叉口最終優(yōu)化信號控制綠信比Z計算，以及交叉口配時方案計算；

所述基于視頻檢測器的交通流密度算法構(gòu)建，包括車道交通流密度采集、路段平均交通流率計算、交叉口平均交通流密度計算以及主干路平均交通流密度計算4個部分，計算具體包括如下步驟：

(31)定時采集視頻檢測區(qū)段各個車道交通流率和車道交通流密度參數(shù)，定時采集周期時間為1分鐘；

(32)統(tǒng)計計算視頻檢測區(qū)段各個路段平均交通流率和路段平均交通流密度數(shù)據(jù)；

(33)計算交叉口平均交通流密度；

(34)計算主干路平均交通流密度；

所述單點信號機優(yōu)化控制算法模型構(gòu)建，包括如下步驟：

(51)計算東西進口方向的平均交通流率和東西進口方向的平均交通流密度

(52)計算南北進口方向的平均交通流率和南北進口方向的平均交通流密度

(53)建立基于反饋控制的最優(yōu)化信號控制目標函數(shù)

其中，w0,是變量參數(shù)；K(t)為某個t時刻的交叉口平均交通流密度；為t時刻的交叉口平均交通流密度的導數(shù)；

(54)建立動態(tài)交通流密度變化模型

其中L為檢測區(qū)間路段的長度，r₁₃為東西方向的綠信比，Δt定位為無限短的時間；

(55)確定各個路口的進口方向的優(yōu)化信號控制綠信比X；

步驟(51)的其中為西進口方向的路段平均交通流率，為東進口方向的路段平均交通流率；

步驟(52)的其中為北進口方向的路段平均交通流率，為南進口方向的路段平均交通流率；

其中為北進口方向的路段平均交通流密度，為南進口方向的路段平均交通流密度；

其中為西進口方向的路段平均交通流密度，為東進口方向的路段平均交通流密度；

步驟(53)的w＞0，K(t)為某個t時刻的交叉口平均交通流密度，為t時刻的交叉口平均交通流密度的導數(shù)；

解方程可得到K(t)＝K(O)e^-ωt，目標控制函數(shù)的解釋是通過反饋控制調(diào)節(jié)后，交叉口的平均交通流密度隨著時間的推移越來越趨向于為0，即交叉口的車輛越來越少，所以可以最大限度的提高交通通行效率，減少交通擁堵；

步驟(54)的L為檢測區(qū)間路段的長度，r₁₃為東西方向的綠信比，Δt定位為無限短的時間；

結(jié)合(53)的目標函數(shù)，可解方程得到東西方向的綠信比，

步驟(55)，據(jù)此可定義主干路第i個路口的東西方向綠信比為X_i；