[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

本發明公開了一種網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制方法及系統，其中方法包括以下步驟：獲取道路交叉口一定范圍內網聯車輛的數據信息；獲取道路交叉口交通信號控制器的數據信息；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；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。本發明避免了車流量高峰時由于固定的交通信號燈時間而造成的車輛擁堵現象，也減少了車流量少時造成的不必要的延誤。

技術領域

本發明屬于道路交通技術領域，具體涉及一種在網聯車輛環境下的自適應交通信號燈控制方法及系統。

背景技術

隨著汽車保有量的不斷增加，城市的交通問題日益凸顯。如何根據實際交通流量有效地、自適應控制交通信號燈，提高交通通行效率，減少延誤，是當前急需解決的問題之一。

目前，城市交叉口交通信號燈控制方式分為定時控制和感應控制兩種方式。傳統的定時交通控制非常適合每天的交通量和模式保持一致的密集型交叉口，但無法適應交通流非計劃性的波動。當交通量到達路口為隨機變量時，車輛通行交叉口往往效率低下。感應控制又分為半感應控制和全感應控制兩種：半感應交叉口信號控制系統在設定預定值時，主干道路上的車速應小于60km/h，與主干道路交叉的次干道路的交通需求較小，探測器沿次干道路放置。全感應交叉口信號燈控制，在交叉道路上均安裝探測器，常用于兩條主干街道交叉的十字路口，適用于在一天時間內兩條主干道路的交通流量波動較大的情況。雖然上述響應系統會根據當前的交通狀況來調整時間，但它只能通過一個預先設定的循環程序進行響應，找到與實際情況最接近的預設程序進行匹配。以上交通信號燈控制系統如若根據交通流動態控制信號燈，都需要安裝相應檢測設備。

自適應交通燈控制系統實時創建一個全新的時序，該時序基于交通量調整紅綠燈時長和相位。從現有的交通自適應控制系統發展過程來看，分為五個階段：第一代以TRANSYT、MAXBAND為代表的離線多時段定時控制，第二代以澳大利亞的SCATS、英國的SCOOT系統為代表的集中式自適應控制系統，第三代以OPAC、RHODES、TASS、BALANCE為代表的分布式自適應控制系統，與第二代控制思想相似，第四代為綜合交通管理和控制系統，它可以實現網絡流量的綜合管理，第五代以INSYNC、AFT為代表的自學習自適應控制模型，基于經驗信息和實時交通狀況，減輕了決策優化的計算負擔。目前，SCAT和SCOOT是國內外公認使用最好的城市交通控制系統。由于我國實行混行交通模式，交通量隨機波動大、車輛類型多等因素，通過歷史數據建立數學模型不準確，不能實現較為理想的控制狀態。

傳統的定時交通信號燈弊端明顯,感應控制的交通信號燈實時性較差，不能應對車流量有較大波動的情況。個別發達城市在少數路口安裝的智能控制信號燈，技術實現復雜，無法適用于當前設備，成本高，現階段大規模普及不現實。

現有的具有固定周期的自適應交通控制理論、方法和技術存在一定的不足，主要有以下幾個方面：

(1)現有的靜態交通預測和時序方案模型不具備學習能力。因此，只有當網絡流量模式顯著變化時，相關部門才會重新校準模型參數。

(2)隨著交通網絡規模的不斷擴大，采用集中控制的大規模區域路網難以保證數據傳輸的質量。

(3)區域路網缺乏對實際交通波動的及時響應，很難實現實時控制。

(4)現有的交通控制方法大多簡化了控制約束條件，建立了精確的數學模型，但這些方法與實際的交通流情況不同，控制效果差。