一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法技术

本发明专利技术涉及一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法，首先对智能交通灯的车流量检测方案进行设计，然后设计出动态时长分配方法，最后对特殊车辆经过交叉路口进行处理。本发明专利技术在方法的设计上对车流量、交叉路口车辆状况(车辆当前车速，车辆长度、车间距、汽车启动时长)以及驾驶员的人为因素(人的反应时间)等多种因素进行考虑，缓解了目前车辆数急剧增多的情况下，造成交叉路口拥挤严重的问题。本发明专利技术进行推广后，可以应用于智能交通灯信号控制系统领域当中，提高了信号灯的绿信比，减少了车辆在交叉路口的平均等待时间，降低了事故发生的概率，对交通灯信号控制系统具有重要意义。

A dynamic and long time distributed intelligent traffic light signal control method

【技术实现步骤摘要】
一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法
本专利技术涉及智能交通灯信号控制
，尤其涉及一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法。
技术介绍
随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的飞速发展，为城市交通的智能控制提供了良好的技术基础，提高了各种交通方案实现的可能性。由于传统交通灯的控制方案都是按照固定配时的方式进行控制，并没有考虑因车流量实时性的不同而实时对绿灯时间进行相应的调整，利用这种方法进行时间的分配不仅严重浪费了交通资源，增加了尾气的排放，而且也很难解决城市交通堵塞的问题。目前，智能交通灯控制系统采用比值方法实现，但是这种方法只是从宏观上对车流量的数据进行检测，并且没有考虑特殊车辆(如救护车、消防车等)经过交叉路口的情况。
技术实现思路
本专利技术为克服上述的不足之处，目的在于提供一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法，本专利技术对车流量、交叉路口车辆状况(车辆当前车速，车辆长度、车间距、汽车启动时长)以及驾驶员的人为因素(人的反应时间)等多方面因素进行考虑，对于缓解交通拥挤状况，有效地降低车辆的平均等待时间具有很好的效果，意义重大。本专利技术是通过以下技术方案达到上述目的：一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法，包括如下步骤：(1)对智能交通灯的车流量检测方案进行设计；(2)对比值方法以及时长分配方法进行设计；(3)将比值方法与时长分配方法进行加权融合，设计得到动态时长分配方法；(4)对特殊车辆经过交叉路口进行处理，并进行交通灯信号的时间分配。作为优选，所述对智能交通灯的车流量检测方案的设计方法为通过红外线传感器检测车流量：将s2，s3，s5,s7传感器布置在十字路口的出口处，将s1，s4，s6,s8传感器布置在离十字路口欧式距离100m处；则南北方向的车滞留量总和如下式所示：南北方向驶出的车流量n如下式所示：同理计算出东西方向的车滞留总和σwe，如下式所示：东西方向驶出的车流量m如下式所示：作为优选，所述步骤(2)根据等差数列对比值方法进行设计，当东西方向与南北方向的车流量存在差值时，东西方向绿灯时间TWg如下式所示：南北方向绿灯时间TNg如下式所示：其中：表示东西向车流量m与南北向车流量n的比值，Tini表示系统每个方向的初始绿灯时间，μ0表示比值系数，数值为1；Ts表示等比数量系数，数值为2；μ1表示比值系数，数值为10；δ表示比值系数，数值为10。作为优选，所述步骤(2)对时长分配方法的设计为：通过对车流量、交叉路口的车辆状况以及驾驶员的人为因素进行综合分析，以此来进行时间的分配；其中，车辆状况包括车辆当前车速、车辆长度、车间距、汽车启动时长；驾驶员的人为因素为人的反应时间。作为优选，所述步骤(3)具体为：将比值方法与时长分配方法进行加权融合，得到东西方向的绿灯时间Twg、南北方向绿灯时间Tng，如下所示：Twg＝α.TWg+β.TgTng＝α.TNg+β.Tg其中，TWg表示根据比值方法得到的东西方向绿灯时长，TNg表示根据比值方法得到的南北方向绿灯时长，Tg表示根据时长分配方法得到的绿灯时长，α和β分别表示比值方法与时长分配方法所占的权重，α＝β＝0.5；在绿灯时间分配时，将东西方向的绿灯时间平分给东西向左转的绿灯时间TwegL以及东西向直行的绿灯时间TwegS，如下所示：南北方向的绿灯时间分配方法与东西方向分配方法相同。作为优选，所述对特殊车辆经过交叉路口进行处理的方法为将特殊车辆的车牌号将入数据库，将检测到的车牌号进行匹配，在匹配的前提下将这一类拥有特殊权限的车辆的优先级分配为最高；当检测到有特殊车辆经过时，立刻向处理器发出中断申请，在中断函数内执行紧急情况方法，实现特殊情况处理。作为优选，所述在特殊情况处理中采用特殊车辆无停留原则，当检测到特殊车辆经过交叉路口时，通过调整特殊车辆前方信号灯的状态，实现特殊车辆在无停留的状态下顺利通过路口。作为优选，所述步骤(4)对交通灯信号的时间分配方法为：在距十字路口90～100m的地方设置一个检测点，当检测到有特殊车辆通过时，分如下三种情况讨论：(i)前方车道路口为绿灯时，若现有的绿灯时长大于t+3，则维持原有的绿灯时长，否则，调整绿灯的时长为t+3；t为特殊车辆行驶到路口所需的时间；(ii)前方车道路口为红灯时，若红灯倒计时时长小于t，则不作调整；如果时长大于t，则将该路口的倒计时时长调整为t；t为特殊车辆行驶到路口所需的时间；(iii)前方车道路口为黄灯时，则将交通信号灯调为绿灯，且绿灯时间设置为t；t为特殊车辆行驶到路口所需的时间。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术能更好的缓解交通拥挤状况，有效地降低了车辆的平均等待时间；(2)本专利技术对特殊车辆经过交叉路口进行处理，降低了交通事故发生率，减少了特殊车辆的等待时间。附图说明图1是本专利技术的总体流程示意图；图2是本专利技术实施例的红外线传感器布置图；图3是本专利技术实施例的东西方向大于南北方向车流量程序流程图；图4是本专利技术实施例的东西方向小于南北方向车流量程序流程图；图5是本专利技术实施例的比值方法数据示意图；图6是本专利技术实施例的动态时长分配方法的三维数据示意图；图7是本专利技术实施例的特殊车辆经过交叉路口时的处理流程图；图8是本专利技术实施例的特殊车辆经过交叉路口时的程序流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：实施例：如图1所示，一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法，包括如下步骤：步骤1:智能交通灯的车流量检测方案设计；步骤1.1:本专利技术通过红外线传感器来检测车流量，如图2中的传感器布置图所示，本专利技术将s2，s3，s5,s7传感器布置在十字路口的出口处，将s1，s4，s6,s8传感器布置在离十字路口欧式距离100m处；系统通过公式1：θNS＝∑0≤i≤1(S5·i+1-S3，i+2)(1)得到南北方向的车滞留量总和θNS，通过公式2：n＝∑0≤i≤1S3，i+2(2)算出南北方向驶出的车流量n。同理由公式3：θWE＝∑0≤i≤1(S4·i+4-S4，i+3)(3)得到东西方向的车滞留总和θWE，通过公式4:m＝∑0≤i≤1S4，i+3(4)算出东西方向驶出的车流量m。步骤2：动态时长分配方法设计；步骤2.1：比值方法的设计，本专利技术的比值方法是根据等差数列来设计的，其流程图如图3和图4所示。当东西方向与南北方向的车流量存在差值时，东西方向绿灯时间(TWg)由公式5所示：南北方向绿灯时间(TNg)由公式6所示：在公式5，公式6中，表示东西向车流量(m)与南北向车流量(n)比值，Tini表示系统每个方向的初始绿灯时间，μ0表示比值系数，数值为1，Ts表示等比数量系数，数值为2，μ1表示比值系数，数值为10，δ表示比值系数，数值为10。绿灯时间分配情况如图5所示，其中x轴表示东西方向车流量(m)与南北方向车流量(n)的比值θ，y轴表示东西方向绿灯时长。在本方明中南北方向和东西方向的时间分配方法是相同的。步骤2.2：时长分配方法设计，时长分配方法通过对交叉路口车辆状况(车辆当前车速，车辆长度、车间距、汽车启动时长)以及驾驶员的人为因素(人的反应时间)等多方面因素进行考虑，以此来进行时间的分配；经研究调查人的反应时间在不同情况下显示出不同的状况，人越在紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对智能交通灯的车流量检测方案进行设计；(2)对比值方法以及时长分配方法进行设计；(3)将比值方法与时长分配方法进行加权融合，设计得到动态时长分配方法；(4)对特殊车辆经过交叉路口进行处理，并进行交通灯信号的时间分配。

【技术特征摘要】
1.一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对智能交通灯的车流量检测方案进行设计；(2)对比值方法以及时长分配方法进行设计；(3)将比值方法与时长分配方法进行加权融合，设计得到动态时长分配方法；(4)对特殊车辆经过交叉路口进行处理，并进行交通灯信号的时间分配。2.根据权利要求1所述的一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法，其特征在于：所述对智能交通灯的车流量检测方案的设计方法为通过红外线传感器检测车流量：将s2，s3，s5,s7传感器布置在十字路口的出口处，将s1，s4，s6,s8传感器布置在离十字路口欧式距离100m处；则南北方向的车滞留量总和如下式所示：南北方向驶出的车流量n如下式所示：同理计算出东西方向的车滞留总和σwe，如下式所示：东西方向驶出的车流量m如下式所示：3.根据权利要求1所述的一种动态时长分配的智能交通灯信号控制方法，其特征在于：所述步骤(2)根据等差数列对比值方法进行设计，当东西方向与南北方向的车流量存在差值时，东西方向绿灯时间Twg如下式所示：南北方向绿灯时间TNg如下式所示：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小敏，方丁，项文上，杨加彬，王宇辉，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33