[發明專利]在網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010772034.8
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111951549B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 張宏
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/081;G08G1/083;G08G1/085;H04L67/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取道路交叉口一定范圍內網聯車輛的數據信息，包括車輛位置、車速、時間戳；

S2、獲取道路交叉口交通信號控制器的數據信息；

S3、根據獲取的數據信息計算整個交叉口的加權平均控制延誤時間，并判斷交通狀態，包括自由流、穩定流、接近飽和流、飽和流和強制流；

S4、若為自由流或者穩定流，則運行上一周期的交通燈的信號時序；若為接近飽和流或者飽和流，則進行自適應信號控制，根據車輛到達率和車輛隊列長度計算每個交叉口不同方向的綠燈時長及信號燈最優周期時長；若為強制流，則進行關鍵車道交通量的定時周期控制；

自適應信號控制方法具體為：

計算每個相位的有效綠燈相位時長和相位損失時長，具體為：設交叉口信號基本相位號為p，其中p＝1,2,…,k，相位組號為j，每個相位組作為一個階段，階段序號為i，階段i對應的相位組序號為i_p、狀態變量為s_i，狀態變量s_i表示從開始優化時刻至第i個階段結束的時間，決策變量x_i表示第i個階段分配的相位組時長，此時：s_i＝s_i-1+x_i；對于不在當前階段的相位組，其基本相位處于紅燈狀態，此時流出率為0；D_j是第j相位組的延誤方程，g_ep是第p個相位的有效綠燈相位時長，R為相位損失時長，G_min和G_max是第p個相位的最小、最大綠燈時長；t表示優化開始后的時刻，階段i隊列長度為l，車輛的流出率為Q(t)，第t個時間步長的車輛排隊長度l(t)等于到達車輛和離開車輛的差與前一時間步長t-1的車輛排隊長度l(t-1)之和；

設飽和流率為s_ij

目標函數：

約束條件：

∑(g_ep+R)＝x_i

G_ming_epG_max；

根據每個相位的有效綠燈相位時長和相位損失時長計算信號燈最優周期時長。

2.根據權利要求1所述的網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制方法，其特征在于，在一個階段結束后，由遞歸方程f_i(s_i)＝min{Z+f_i-1(s_i-1)}，重新進行一次滾動優化。

3.根據權利要求1所述的網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制方法，其特征在于，所述一定范圍為減速區域。

4.根據權利要求1所述的網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制方法，其特征在于，步驟S4中關鍵車道交通量的定時周期控制具體為：

信號燈周期時長：

總綠燈時長：g_t＝C_min-L；

不同相位關鍵車道組的有效綠燈時長：

式中，L為交叉口總損失時長，V_c為行車方向上的總交通流量；PHF為高峰小時系數；s_ij為飽和流率；v/c為流量比；g_t為總綠燈時長；V_c1為相位1關鍵車道組的流率；g_e1為相位1關鍵車道組的有效綠燈時長；V_cp為相位p關鍵車道組的流率；g_ep為相位p關鍵車道組的有效綠燈時長。

5.一種網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制系統，其特征在于，包括路邊單元RSU模塊、云服務器、自適應控制器和交通燈控制模塊；

所述路邊單元RSU模塊安裝在交通信號燈燈桿上，與車載單元進行通訊，包括數據接收單元、車輛身份識別單元；

所述云服務器接收數據，用于存儲車流數據、交叉口的交通需求和信號燈的狀態信息；

所述自適應控制器，與所述云服務器連接，根據路口的交通需求，采用如權利要求1-4中任一項所述的網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制方法，控制信號燈點亮時長；

所述交通燈控制模塊，與所述自適應控制器連接，包括交通燈顯示單元、交通燈選擇單元和交通燈計時單元。