交通信号控制方法和交通信号控制机技术

本发明专利技术提供了用于有向网络的分散式交通信号控制方法，其中有向网络包括多个交叉口，每个交叉路由具有与其连接的多个线路，多个线路包括一个或多个上游线路和一个或多个下游线路，该方法包括：基于与交叉口连接的所述一个或多个上游线路和所述一个或多个下游线路之间的当前差分交通积压来使交叉口的多个相位中的一个激活预定时间周期从而使有向网络吞吐量最大化，每个相位在交叉口处提供交通信号的唯一组合以用于引导从所述一个或多个上游线路到所述一个或多个下游线路的交通。本发明专利技术还提供了相对应的交通信号控制机、包括该交通信号控制机的交通控制系统、以及计算机可读介质，其中该计算机可读介质具有存储在其中的计算机可读代码，该计算机可读代码用于指示计算机处理器以执行分散式交通信号控制方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交通信号控制方法和交通信号控制机
本专利技术涉及一种交通信号控制方法和交通信号控制机，更为确切地，涉及一种分散式交通信号控制方法及相关交通信号控制机和交通控制系统。
技术介绍
交通信号控制是影响城市交通系统的有效性的交通管理中的关键要素。多数大城市目前采用基于当前交通状况来调节交通信号灯的时机的自适应交通信号控制系统。这种自适应交通信号控制系统的例子有SCATS(悉尼自适应交通控制系统)和SCOOT(绿信比、周期、相位差优化技术)。交通信号控制系统中的控制变量通常包括相位、周期长度、绿信比方案和相位差。相位表示在信号间隔期间同时接收路权的一个或多个交通流动的组合。周期长度是完成交通信号的一个完整的周期所需的时间。绿信比方案定义了在信号周期期间分配给每个相位的周期长度的百分比。相位差用于协调交通控制系统中以减少一系列交叉口处的频繁停车。SCATS试图平衡对于所有途径的饱和度(DS)，即，效使用的绿灯时间和全部绿灯时间之比。SCATS采用启发式方法用需要被调谐成实现这种目的的多种参数来计算周期时长。此外，所有可能的绿信比方案必须被预先指定，并且必须使用表决方案来选择绿信比方案以便获得对于所有途径大致相等的DS。系统和控制理论最近也已被应用于交通信号控制中。基于优化的方法也被纳入考虑范围。然而，这些方法的主要缺陷中的一个在于可升级性问题。换言之，这种方法不能在很好地与道路网络的规模相支持的同时确保令人满意的性能。背压路由(Backpressurerouting)是一种主要应用于通讯网络中的技术。在该技术中，数据包可抵达网络中的任一节点，并仅在抵达目的地节点时才能够离开系统。然而，背压路由无法被简单地实施为交通信号控制。例如，背压路由需要每个数据包的目的地信息，并对具有不同目的地的数据包进行不同的处理。然而，在交通信号控制中，无法基于其目的地来区分通过交叉口的相同方向上的车辆行驶并进行不同的控制。由此，背压路由在交通信号控制中的实施需要假设所有车辆具有共同的目的地，而这显然是不合理的。其次，背压路由假设控制机具有网络周围的交通路由上的完全的控制权。而在交通信号控制中，控制机并不具有由每个司机选取的路线上的控制权。第三，背压路由还假设网络控制机具有在每个时隙期间发送有价值的数据的比率的控制权。然而，一旦相位被激活，交通信号控制机则不具有每个交通流的流量的控制权。因此，需要提供一种寻求解决上述问题中的至少一个的交通信号控制方法和交通信号控制机。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于有向网络的分散式交通信号控制方法，其中有向网络包括多个交叉口，每个交叉口具有与其连接的多个线路，线路包括一个或多个上游线路和一个或多个下游线路，该方法包括：基于与交叉口连接的所述一个或多个上游线路和所述一个或多个下游线路之间的当前差分交通积压来使交叉口的多个相位中的一个激活预定时间周期从而使有向网络吞吐量最大化，每个相位在交叉口处提供交通信号的唯一组合以用于引导从所述一个或多个上游线路到所述一个或多个下游线路的交通。优选地，基于下游线路中的一个的当前交通状况和上游线路中的一个的当前交通状况之间的差异来确定每个当前差分交通积压。当前交通状况可包括线路处的车辆排队长度。优选地，所述激活多个相位中的一个是基于所述当前差分交通积压和通过交叉口的交通流量。在本专利技术实施例中，基于交叉口处的当前交通状况与先验模型或数据的对比来确定通过交叉口的交通流量，以设定与当前交通状况对应的预定流量。在本专利技术另一实施例中，通过交叉口处的交通监测系统来测量流量。优选地，该方法还包括：基于用于与交叉口连接的多个线路中的一个上游线路和一个下游线路的每个唯一组合的当前差分交通积压和交通流量的乘积来为每个相位确定参数。优选地，该方法还包括：确定具有最大值参数的一个或多个相位，其中，所述激活多个相位中的一个包括选择具有最大值参数的所述一个或多个相位中的一个相位。优选地，上游线路是用于向交叉口提供交通流入的线路，下游线路是用于从交叉口接收交通流出的线路。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于有向网络的交通信号控制机，其中该有向网络包括多个交叉口，每个交叉口具有与其连接的多个线路，线路包括一个或多个上游线路和一个或多个下游线路，该控制机包括：控制单元，该控制单元基于与交叉口连接的所述一个或多个上游线路和所述一个或多个下游线路之间的当前差分交通积压来使交叉口的多个相位中的一个激活预定时间周期从而使有向网络吞吐量最大化，每个相位在交叉口处提供一组交通信号以用于引导从所述一个或多个上游线路到所述一个或多个下游线路的交通。优选地，基于下游线路中的一个的当前交通状况和上游线路中的一个的当前交通状况之间的差异来确定每个当前差分交通积压。当前交通状况可包括线路处的车辆排队长度。优选地，控制单元可操作成基于所述当前差分交通积压和通过交叉口的交通流量来激活所述多个相位中的一个相位。在本专利技术实施例中，基于交叉口处的当前交通状况与先验模型或数据的对比来确定通过交叉口的交通流量，以设定与当前交通状况对应的预定流量。在本专利技术另一个实施例中，通过交叉口处的交通监测系统来测量流量。优选地，控制单元可操作成基于用于与交叉口连接的多个线路中的一个上游线路和一个下游线路的每个唯一组合的当前差分交通积压和交通流量的乘积来为每个相位确定参数。优选地，控制单元还可操作成确定具有最大值参数的一个或多个相位，其中，所述多个相位中被激活的一个相位是具有最大值参数的所述一个或多个相位中的一个相位。优选地，上游线路是用于向交叉口提供交通流入的线路，下游线路是用于从交叉口接收交通流出的线路。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于有向网络的交通信号控制系统，其中该有向网络包括多个交叉口，每个交叉口具有与其连接的多个线路，线路包括一个或多个上游线路和一个或多个下游线路，该系统包括：根据本专利技术的上述第二方面的一个或多个交通控制机，该交通控制机用于指挥通过有向网络中的一个或多个交叉口的交通；以及一个或多个交通监测单元，该交通监测单元用于监测一个或多个线路处的当前交通状况并将所述一个或多个路线处的当前交通状况的数据指示提供给交通信号控制机。根据本专利技术的第四方面，提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质具有存储在其中的计算机可执行代码，该计算机可执行代码用于指示计算机处理器以执行根据本专利技术的上述第一方面的分散式交通信号控制方法。附图说明通过仅以示例形式的下述说明书并结合附图，本领域普通技术人员能够更好地理解和更加明确本专利技术的示例性实施例，在附图中：图1为根据本专利技术实施例的分散式交通信号控制方法的流程图。图2(a)-(d)示出了具有4种途径和8个线路的交叉口的相位的典型集{P1、P2、P3、P4}。图3示出了具有4种途径和8个线路的四相位交叉口的示意图。图4示出了当应用根据本专利技术实施例(“背压式控制机”)的分散式交通信号控制方法(上)和SCATS类系统(下)时每个车道的到达率(虚线)和产生的排队长度(实线)的仿真结果。图5示出了当应用根据本专利技术实施例的分散式交通信号控制方法和SCATS类系统时所有车道的最大到达率和最大排队长度。图6示出了当应用根据本专利技术实施例的分散式交通信号控制方法和SCATS类系统时所有车道的平均到达率和平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有向网络的分散式交通信号控制方法，其中所述有向网络包括多个交叉口，每个交叉口具有与其连接的多个线路，所述多个线路包括一个或多个上游线路和一个或多个下游线路，所述方法包括：基于与所述交叉口连接的所述一个或多个上游线路和所述一个或多个下游线路之间的当前差分交通积压来使所述交叉口的多个相位中的一个激活预定时间周期从而使所述有向网络吞吐量最大化，每个相位在所述交叉口处提供交通信号的唯一组合以用于引导从所述一个或多个上游线路到所述一个或多个下游线路的交通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.10 US 61/584,8811.一种用于有向网络的分散式交通信号控制方法，其中所述有向网络包括多个交叉口，每个交叉口具有与其连接的多个线路，所述多个线路包括一个或多个上游线路和一个或多个下游线路，所述方法包括：基于与所述交叉口连接的所述一个或多个上游线路和所述一个或多个下游线路之间的当前差分交通积压来使所述交叉口的多个相位中的一个激活预定时间周期从而使所述有向网络吞吐量最大化，每个相位在所述交叉口处提供交通信号的唯一组合以用于引导从所述一个或多个上游线路到所述一个或多个下游线路的交通，其中，在连接至所述交叉口的所述一个或多个上游线路和所述一个或多个下游线路之间的所述当前差分交通积压包括与一个上游线路和一个下游线路的每个唯一组合相关联的每个当前差分交通积压，其中，所述每个当前差分交通积压基于所述上游线路的当前交通状况和所述下游线路的当前交通状况之间的差异来确定。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前交通状况包括所述线路处的车辆排队长度。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述激活多个相位中的一个是基于所述当前差分交通积压和通过所述交叉口的交通流量。4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述交叉口处的当前交通状况与先验模型或数据的对比来确定通过所述交叉口的交通流量，以设定与所述当前交通状况对应的预定流量。5.根据权利要求3所述的方法，其中，通过所述交叉口处的交通监测系统来测量流量。6.根据权利要求3所述的方法，还包括：基于用于与所述交叉口连接的所述多个线路中的一个上游线路和一个下游线路的每个唯一组合的当前差分交通积压和交通流量的乘积来为每个相位确定参数。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：确定具有最大值参数的一个或多个相位，其中，所述激活多个相位中的一个包括选择具有最大值参数的所述一个或多个相位中的一个相位。8.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中，所述上游线路是用于向所述交叉口提供交通流入的线路，所述下游线路是用于从所述交叉口接收交通流出的线路。9.一种用于有向网络的交通信号控制机，其中所述有向网络包括多个交叉口，每个交叉口具有与其连接的多个线路，所述多个线路包括一个或多个上游线路和一个或多个下游线路，所述控制机包括：控制单元，基于与所述交叉口连接的所述一个或多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：季哈科恩·翁皮罗姆萨尔恩，埃米里欧·弗拉佐利，王郸维，泰威·乌泰查龙鹏，王宇，
申请(专利权)人：麻省理工学院，南洋理工大学，
类型：发明
国别省市：美国;US