[發明專利]一種快速路入口匝道的信號燈綠信比智能調整方法

有效

• 申請號: 202011609535.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112863198B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 曾曉強;王金鑫;王東樂;丁海龍;王龍;朱梁;孫景國;鐘瑜
• 申請（專利權）人: 連云港杰瑞電子有限公司;上海杰瑞兆新信息科技有限公司
• 主分類號: G08G1/052
• 分類號: G08G1/052;G08G1/065;G08G1/07
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 劉喜蓮;嚴敏

1.一種快速路入口匝道的信號燈綠信比智能調整方法，其特征在于：該方法包括如下具體步驟，

(1)設置各控制參數

根據實地調研，確定快速路劃分的擁堵等級jam₁,jam₂,…,jam_m、車道暢通車輛數量閾值各擁堵等級間的車速分界閾值各擁堵等級的車道數量閾值以及擁堵判定依據的連續時長t_ref；選擇jam_g作為入口匝道信號控制的快速路擁堵等級目標，其中，1gm；

(2)車輛數據獲取

利用檢測器實時獲取快速路在入口匝道匯入點后方區域各車道秒級的車輛數據并保存，包括車道車輛數量及車輛行駛車速；

如果當前時刻處于入口匝道的信號周期起始時刻，執行步驟(3)，否則，執行步驟(6)；

(3)計算各車道的擁堵等級

記快速路為A，快速路的入口匝道為B，快速路在入口匝道B匯入點后方區域內的車道數為n，各車道分別表示為C₁,C₂,…,C_n，其中，車道C_i在最近連續時間t_ref秒內的車輛數量的中位數記為N_i，車速中位數記為V_i，其中，1≤i≤n；

快速路車道C_i的擁堵等級計算模型給出如下：

其中，1≤j≤m；為車道暢通車輛數量閾值，意為當車道中車輛數量小于該值時，直接判定車道擁堵等級為擁堵等級最低的jam₁，否則，需要進一步通過車速確定車道擁堵等級；為擁堵等級jam_j-1與jam_j的車速分界閾值，其中，1j≤m；表示車速最小值0，V⁰₁表示快速路設計的車速限速；

快速路車道C_i的擁堵等級的計算方法如下：

Step1：計算車道C_i在最近連續時間t_ref秒內的車輛數量的中位數N_i，車速中位數V_i，其中，1≤i≤n；

Step2：比較N_i與的大小，如果輸出C_i的擁堵等級為jam₁，執行Step6；否則，執行Step3；

Step3：所有擁堵等級間的車速分界閾值構成有序集合

Step4：從集合Φ中選擇第一個車速分界閾值比較它與V_i的大小，其中，1j≤m，如果輸出C_i的擁堵等級為jam_j，執行Step6；否則，從集合Φ中刪除執行Step5；Step5：如果輸出C_i的擁堵等級為jam₁；否則，執行Step4；

Step6：結束；

(4)計算快速路的擁堵等級

統計隸屬各擁堵等級的車道數按照快速路的擁堵等級計算模型計算快速路的擁堵等級，

其中，為擁堵等級車道閾值，意為快速路A在入口匝道B匯入點的后方區域內的車道中，擁堵等級大于等于jam_q的車道數量達到該值，判定快速路擁堵等級為jam_q，其中，1≤q≤m；

快速路擁堵等級的計算方法如下：

記快速路A在入口匝道B匯入點的后方區域內的車道中，擁堵等級為jam_j的車道數為其中，1≤j≤m；

Step1：所有的擁堵等級構成集合

Step2：從集合中選擇等級最高的jam_i，計算擁堵等級大于等于jam_i的車道數并與擁堵等級車道閾值比較，如果輸出快速路的擁堵等級為jam_i，執行Step4；否則，執行Step3；

Step3：從集合中刪除jam_i，執行Step2；

Step4：結束；

(5)調整入口匝道信號燈綠信比

在劃分的擁堵等級中選擇一個作為信號控制目標，該擁堵等級目標記為jam_g，1gm；當快速路的擁堵等級高于目標等級時，降低入口匝道信號燈的綠信比，限制入口匝道處駛入快速路的車輛數量；當快速路的擁堵等級低于目標等級時，提高入口匝道信號燈的綠信比，增多入口匝道處駛入快速路的車輛數量；

記快速路擁堵等級判定的信號周期，即入口匝道信號燈的控制周期，為T，入口匝道信號燈在第k個周期的綠信比為λ(k)，根據增量式PID控制算法，可根據快速路在連續三個信號周期內的擁堵等級變化情況，自動調節入口匝道信號燈的綠信比，以控制快速路不斷靠攏或維持在目標擁堵等級上運行；

(6)執行當前綠信比方案

入口匝道信號控制執行當前綠信比方案。

2.根據權利要求1所述的一種快速路入口匝道的信號燈綠信比智能調整方法，其特征在于：步驟(5)中所述增量式PID控制算法為，

將入口匝道信號燈在第k個周期的綠信比為λ(k)作為PID控制器的輸出信號，那么

λk＝λk-1+Δλ

即

λk＝λk-1+K_pek-e(k-1)+K_iek+K_d(ek-2ek-1+e(k-2))

其中，ek為目標擁堵等級與第k個周期的測量擁堵等級之差；K_p、K_i、K_d均可看作系數常數，由試驗確定。