一种十字路口交通信号灯实时动态配时的方法技术

本发明专利技术公开了一种十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，涉及道路交通控制领域，包括定义十字路口各交通流方向的相位，确定各相位的饱和流量；测得多组各相位的现时流量，得到各相位的最大现时流量；计算各相位的相对最大流量比和十字路口流量强度；设计目标函数，求解目标函数，得到各相位的理论有效绿灯时间；根据各相位的理论有效绿灯时间和十字路口信号灯总损失时间确定信号灯周期时间；根据各相位的相对最大流量比和一个信号灯周期时间内的十字路口流量强度的比值确定各相位的实际有效绿灯时间。本发明专利技术避免了由于周期过短造成拥堵路段车辆频繁启停，同时提高了拥堵路段的通行能力，降低了拥堵路段的停车率，具有很好的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及道路交通控制领域，具体涉及一种十字路口交通信号灯实时动态配时的方法。
技术介绍
十字路口交通信号灯是目前应用最多的车流疏导方式，常见的路口交通灯大多采用固定红绿灯时间的方式进行控制。这种控制方法根据特定路口的车流情况凭经验设置各方向红绿灯时间长度，即每一个方向的绿灯时间都根据该路口一般情况下车流量的大小来设定。早期的固定配时交通灯，在避免交通冲突，防止交通事故上起到了重要的作用。但随着汽车工业的发展，以及城市交通的不断复杂化，固定配时方式已不能满足交通管理的需求。因此交通灯实时动态配时优化的重要性逐渐体现。实时动态配时可以提高车辆使用效率，提高车辆通过率，减少车辆行驶时间，及提高车辆燃油经济性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，使得交叉口各相位的车辆平均延迟时间最小，车辆平均停车率最小和通行能力最大。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，包括如下步骤：S1、定义十字路口各交通流方向的相位，确定各相位的饱和流量；S2、测得多组各相位的现时流量，得到各相位的最大现时流量；S3、计算各相位的相对最大流量比和十字路口流量强度；S4、根据平均延迟时间、平均停车率、平均通行能力设计目标函数，求解目标函数，得到各相位的理论有效绿灯时间；S5、根据各相位的理论有效绿灯时间和十字路口信号灯总损失时间确定信号灯周期时间；S6、根据各相位的相对最大流量比和一个信号灯周期时间内的十字路口流量强度的比值确定各相位的实际有效绿灯时间；S7、本信号灯周期结束后，返回S2，计算下一个信号灯周期各相位实际有效绿灯时间。在上述技术方案的基础上，在S1中，所述十字路口分为东南西北四个进口道，待确定实际有效绿灯时间的十字路口和与之相连的道路为双向的若干车道，并且每条车道宽度一致，该十字路口的交通信号灯控制通信方式有p种，每种方式定义为一种相位，总共有p个相位。在上述技术方案的基础上，在S1中，该十字路口的交通信号灯控制通信方式有4种，各相位的交通流方向如下：相位1的交通流方向为东西直行，包括东直行至西和西直行至东两个交通流；相位2的交通流方向为东西左转，包括东左转至南和西左转至北两个交通流；相位3的交通流方向为南北直行，包括南直行至北和北直行至南两个交通流；相位4的交通流方向为南北左转，包括南左转至西和北左转至东两个交通流。在上述技术方案的基础上，在S3中，各个相位的流量比为各个相位的相对最大流量比为十字路口流量强度为其中yi为相位i的流量比，qi为相位i的现时流量，Si为相位i的饱和流量，yimax为相位i的相对最大流量比，qimax为相位i的最大现时流量，i为相位代号，p为相位数，Y为十字路口流量强度。在上述技术方案的基础上，在S4中，目标函数为Minf(Gi)＝Da×Dave+Hc×Have-Qcb×Qave其中，Dave为各相位的平均延迟时间，Da为平均延迟时间的加权系数，Have为各相位的平均停车率，Hc为平均停车率的加权系数，Qave为各相位的平均通行能力，Qcb为平均通行能力的加权系数，Gi为相位i的理论有效绿灯时间。在上述技术方案的基础上，各相位的平均延迟时间为Di为相位i的平均延迟时间其中λi为相位i的绿信比xi为相位i的饱和度Qi相位i的通行能力Qi＝Si×λi，C为信号灯周期时间，Gi为相位i的理论有效绿灯时间，yimax为相位i的相对最大流量比，qimax为相位i的最大现时流量，p为相位数，i为相位代号；平均延迟时间的加权系数为其中Y为十字路口流量强度。在上述技术方案的基础上，各相位的平均停车率为Hi为相位i的平均停车率其中yimax为相位i的相对最大流量比λi为相位i的绿信比C为信号灯周期时间，Gi为相位i的理论有效绿灯时间，qimax为相位i的最大现时流量，Si为相位i的饱和流量，i为相位代号，p为相位数；平均停车率的加权系数为其中qimax为相位i的最大现时流量，i为相位代号，p为相位数，Y为十字路口流量强度。在上述技术方案的基础上，各相位的平均通行能力为其中λi为相位i的绿信比C为信号灯周期时间，Gi为相位i的理论有效绿灯时间，Si为相位i的饱和流量，i为相位代号，p为相位数；平均通行能力的加权系数为其中C为信号灯周期时间，Y为十字路口流量强度。在上述技术方案的基础上，在S5中，信号灯周期时间为：其中LC为十字路口信号灯总损失时间，Gi为相位i的理论有效绿灯时间，p为相位数，i为相位代号。在上述技术方案的基础上，在S6中，相位i的实际有效绿灯时间为：其中C为信号灯周期时间，LC为十字路口信号灯总损失时间，yimax为相位i的相对最大流量比，Y为十字路口流量强度。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的十字路口交通信号灯实时动态配时的方法在十字路口中低饱和状态时以最小车辆平均延迟时间为主要优化目标，减小了信号灯周期时间内车辆平均延迟时间。(2)本专利技术的十字路口交通信号灯实时动态配时的方法在十字路口近饱和状态或过饱和状态时以最小车辆平均停车率和最大通行能力为主要优化目标，避免了由于周期过短造成拥堵路段车辆频繁启停，同时提高了拥堵路段的通行能力，降低了拥堵路段的停车率，具有很好的鲁棒性。附图说明图1为本专利技术实施例中十字路口交通信号灯实时动态配时的方法的流程示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。参见图1所示，本专利技术实施例提供一种十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，包括如下步骤：S1、定义十字路口各交通流方向的相位，确定各相位的饱和流量Si；S2、测得多组各相位的现时流量，得到各相位的最大现时流量qimax；S3、计算各相位的相对最大流量比yimax和十字路口流量强度Y；S4、根据平均延迟时间、平均停车率、平均通行能力设计目标函数，求解目标函数，得到各相位的理论有效绿灯时间Gi；S5、根据各相位的理论有效绿灯时间Gi和十字路口信号灯总损失时间LC确定信号灯周期时间C；S6、根据各相位的相对最大流量比yimax和一个信号灯周期时间内的十字路口流量强度Y的比值确定各相位的实际有效绿灯时间Gi实；S7、本信号灯周期结束后，返回S2，计算下一个信号灯周期各相位实际有效绿灯时间。在S1中，所述十字路口分为东南西北四个进口道，研究的十字路口和与之相连的道路为双向的若干车道，并且每条车道宽度一致，该十字路口的交通信号灯控制通信方式有p种，每种方式定义为一种相位，总共有p个相位。在S1中，该十字路口的交通信号灯控制通信方式优选有4种，每种方式定义为一种相位，各相位的交通流方向如下：相位1的交通流方向为东西直行，包括东直行至西和西直行至东两个交通流；相位2的交通流方向为东西左转，包括东左转至南和西左转至北两个交通流；相位3的交通流方向为南北直行，包括南直行至北和北直行至南两个交通流；相位4的交通流方向为南北左转，包括南左转至西和北左转至东两个交通流。在S3中，相位的流量比为相位的相对最大流量比为十字路口流量强度为其中yi为相位i的流量比，qi为相位i的现时流量，Si为相位i的饱和流量，yimax为相位i的相对最大流量比，相位i的相对最大流量比yimax大于0且小于等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、定义十字路口各交通流方向的相位，确定各相位的饱和流量；S2、测得多组各相位的现时流量，得到各相位的最大现时流量；S3、计算各相位的相对最大流量比和十字路口流量强度；S4、根据平均延迟时间、平均停车率、平均通行能力设计目标函数，求解目标函数，得到各相位的理论有效绿灯时间；S5、根据各相位的理论有效绿灯时间和十字路口信号灯总损失时间确定信号灯周期时间；S6、根据各相位的相对最大流量比和一个信号灯周期时间内的十字路口流量强度的比值确定各相位的实际有效绿灯时间；S7、本信号灯周期结束后，返回S2，计算下一个信号灯周期各相位实际有效绿灯时间。

【技术特征摘要】
1.一种十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、定义十字路口各交通流方向的相位，确定各相位的饱和流量；S2、测得多组各相位的现时流量，得到各相位的最大现时流量；S3、计算各相位的相对最大流量比和十字路口流量强度；S4、根据平均延迟时间、平均停车率、平均通行能力设计目标函数，求解目标函数，得到各相位的理论有效绿灯时间；S5、根据各相位的理论有效绿灯时间和十字路口信号灯总损失时间确定信号灯周期时间；S6、根据各相位的相对最大流量比和一个信号灯周期时间内的十字路口流量强度的比值确定各相位的实际有效绿灯时间；S7、本信号灯周期结束后，返回S2，计算下一个信号灯周期各相位实际有效绿灯时间。2.如权利要求1所述的十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，其特征在于：在S1中，所述十字路口分为东南西北四个进口道，待确定实际有效绿灯时间的十字路口和与之相连的道路为双向的若干车道，并且每条车道宽度一致，该十字路口的交通信号灯控制通信方式有p种，每种方式定义为一种相位，总共有p个相位。3.如权利要求2所述的十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，其特征在于：在S1中，该十字路口的交通信号灯控制通信方式有4种，各相位的交通流方向如下：相位1的交通流方向为东西直行，包括东直行至西和西直行至东两个交通流；相位2的交通流方向为东西左转，包括东左转至南和西左转至北两个交通流；相位3的交通流方向为南北直行，包括南直行至北和北直行至南两个交通流；相位4的交通流方向为南北左转，包括南左转至西和北左转至东两个交通流。4.如权利要求1所述的十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，其特征在于：在S3中，各个相位的流量比为各个相位的相对最大流量比为十字路口流量强度为其中yi为相位i的流量比，qi为相位i的现时流量，Si为相位i的饱和流量，yimax为相位i的相对最大流量比，qimax为相位i的最大现时流量，i为相位代号，p为相位数，Y为十字路口流量强度。5.如权利要求4所述的十字路口交通信号灯实时动态配时的方法，其特征在于：在S4中，目标函数为M inf(Gi)＝Da×Dav...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晋东，贾晓燕，谭仕杰，冯李灯，何俊希，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22