一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及交通信号控制技术领域，公开了一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统及其工作方法。本发明专利技术创造可适用于多场景(包括公交专用车道和混合车道)的公交车辆优先控制，不但能够保证在路口交通流正常运行的情况下，最大限度的实现公交车辆优先，还可以避免因公交车辆优先而造成路口交通运行恶化的情况，最终提高整个交通的运行效率，具有很高的经济效益和社会效益。此外，还可以针对在目标路口出现特种车辆的情况进行特种车辆优先控制，并且可以对特种车辆的优先通行给予绝对优先，尽量满足其不停车而通过目标路口的需求，实现及时的特情特批目的。

A multi scene vehicle priority adaptive traffic signal control system and its working method

The invention relates to the technical field of traffic signal control, and discloses a multi-scene vehicle priority adaptive traffic signal control system and a working method thereof. The invention can be applied to the priority control of bus vehicles which can be applied to multiple scenes (including bus lane and mixed Lane). It can not only guarantee the maximum realization of bus priority, but also avoid the deterioration of traffic operation at the intersection because of the priority of the bus. Improving the operation efficiency of the whole traffic has high economic and social benefits. In addition, special vehicles can be given priority control in the case of special vehicles at the target intersection, and the priority of special vehicles can be given absolute priority to meet the needs of the target crossing as far as possible.

【技术实现步骤摘要】
一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统及其工作方法
本专利技术涉及交通信号控制
，具体地，涉及一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统及其工作方法。
技术介绍
交通信号控制是城市交通组织优化的重要方法之一，现有针对公交车辆优先通过交叉路口的交通信号控制方法主要分为被动优先控制、主动优先控制和自适应优先控制。其中，所述被动优先控制主要是根据乘客出行模式、公交的发车频率以及行驶速度等历史数据，在由交叉路口执行的且离线设计的交通信号控制方案(即由交叉路口信号机执行的信号配时方案，包括信号周期、绿信比和相序优化等)中给予公交车优先权，从而减少公交车延误；所述主动优先控制则是根据公交车运行情况，通过绿灯晚熄和/或绿灯早启等手段来调整交叉路口的交通信号控制方案，从而实时响应公交车的优先通行的需求；而所述自适应优先控制通常是以优化指标函数为目标，对交叉路口的交通信号控制方案进行动态的优化，以保障公交的优先通行权。对于现有实现公交车辆优先的交通信号控制方法，还缺乏针对不同的车辆类型(例如公交车和特种车)、不同的交通状态及道路条件下(例如有无公交专用车道)全场景的车辆优先控制策略。同时在现有的控制方法中，强调的是通过调整交通信号控制方案来满足公交优先，缺乏对公交车速与交通信号控制方案之间的协同优化，以及在实际中常按固定的时长来晚熄绿灯或早启绿灯，使得绿灯晚熄或绿灯早启时长的利用率不高，缺乏根据公交车辆状态来动态优化绿灯晚熄和绿灯早启时长的考虑。另外，目前国内多数城市的公交车辆优先对社会车辆运行影响较大，在公交车辆优先实施过程中较少考虑其对非优先相位交通流产生的影响，缺乏优先效益的评估，虽然在一定程度上给予了公交优先的通行权，但可能降低了整个交叉路口甚至整个区域的交通运行效率，出现无效优先的问题。
技术实现思路
针对前述现有公交车辆优先控制方法所存在应用场景有限、灵活性差和缺乏优先效益评估的问题，本专利技术提供了一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统及其工作方法。本专利技术采用的技术方案,一方面提供了一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统，包括数据采集模块、公交优先方案生成模块、公交优先方案评估模块、信号控制平台和信号机，其中，所述公交优先方案生成模块包括专用车道公交优先方案生成单元和/或混合车道公交优先方案生成单元，所述公交优先方案评估模块包括路口公交优先效益评估单元和延误转移判定单元；所述数据采集模块用于输入预设参数，以及实时采集车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据；所述专用车道公交优先方案生成单元通信连接所述数据采集模块，用于根据实时采集的车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据，实时判断在目标路口的公交专用进口道上是否有新检测到的公交车辆，若有则对当前的交通信号控制方案进行自适应调整，使新检测到的公交车辆优先地通过目标路口；所述混合车道公交优先方案生成单元通信连接所述数据采集模块，用于根据实时采集的车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据，在当前相位的初始绿灯熄灭时刻结束时，检测在目标路口的且与当前相位对应的绿灯放行进口道上的公交车辆情况，并根据检测结果对当前的交通信号控制方案进行自适应调整，使已检测到的公交车辆优先地通过目标路口；所述路口公交优先效益评估单元通信连接所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元，用于判定来自所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元的且经自适应调整的新交通信号控制方案，是否通过优先效益评估，若是则将所述新交通信号控制方案传送至所述延误转移判定单元，否则删除所述新交通信号控制方案；所述延误转移判定单元通信连接所述路口公交优先方案效益评估单元，用于判断经自适应调整的新交通信号控制方案是否通过延误转移判定，若是则将所述新交通信号控制方案传送至信号控制平台，否则删除所述新交通信号控制方案；所述信号控制平台通信连接所述延误转移判定单元，用于将来自所述延误转移判定单元的且经自适应调整的新交通信号控制方案写入所述信号机；所述信号机通信连接所述信号控制平台，用于执行经自适应调整的新交通信号控制方案。优化的，所述路口公交优先效益评估单元的工作方法，包括如下步骤：S101.获取目标路口的且来自所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元的新交通信号控制方案；S102.从所述新交通信号控制方案中提取目标公交车辆优先相位的绿灯早启时长τΔs和绿灯晚熄时长τΔe，其中，tΔs≥0，τΔe≥0；S103.按照如下公式计算整个目标路口的人均延误变化值Ddec：式中，x(x＝1,2,…,N)表示目标公交车辆优先相位的相位序号，N表示目标路口的总相位数，qi表示第i(i＝1,2,…,N)个相位的且在所有进口道上的车辆到达率，Si表示第i个相位的且在所有进口道上的饱和流率，Ri表示第i个相位的红灯启亮时长，Gi表示第i个相位的绿灯启亮时长，C表示整个信号周期的周期时长，Ocar表示小汽车的平均实载率，Obus表示公交车辆的平均实载率，Nbus表示优先通行的公交车辆总数；S104.判断Ddec是否小于0，若是则判定所述新交通信号控制方案通过优先效益评估，并将所述新交通信号控制方案传送至所述延误转移判定单元，否则判定所述新交通信号控制方案未通过优先效益评估，删除所述新交通信号控制方案。进一步优化的，所述延误转移判定单元的工作方法，包括如下步骤：S201.获取目标路口的且来自所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元的新交通信号控制方案；S202.从所述新交通信号控制方案中提取目标公交车辆优先相位的绿灯启亮时刻tgs和绿灯熄灭时刻tge；S203.从实时采集的信号机交通信号控制方案数据中，提取下游路口的且与所述目标公交车辆优先相位相协调的下游公交车辆优先相位的绿灯启亮时刻和绿灯熄灭时刻其中，所述下游路口是指位于目标路口的公交车辆流向下游的交叉路口；S204.判断不等式或是否成立，若成立则判定所述新交通信号控制方案通过延误转移判定，并将所述新交通信号控制方案传送至信号控制平台，否则判定所述新交通信号控制方案未通过延误转移判定，删除所述新交通信号控制方案，其中，L表示从目标路口至下游路口的车程，vbus表示公交车辆的平均行驶速度。优化的，还包括分别通信连接所述数据采集模块和所述信号控制平台的特种车辆优先方案生成模块；所述特种车辆优先方案生成模块用于根据实时采集的车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据，实时判断在目标路口的进口道上是否有新检测到的特种车辆，若有则对当前的交通信号控制方案进行自适应调整，使特种车辆绝对优先地通过目标路口。本专利技术采用的技术方案,另一方面还提供了一种前述多场景车辆优先自适应交通信号控制系统的工作方法，当所述公交优先方案生成模块包括专用车道公交优先方案生成单元时，包括如下步骤：S301.在时刻tbus结束时，根据实时采集的路口交通状态监控数据，在目标路口的公交专用进口道上，判断是否有新检测到的公交车辆，若是则执行步骤S302，否则执行步骤S308；S302.根据实时采集的信号机交通信号控制方案数据，设定与新检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统，其特征在于，包括数据采集模块、公交优先方案生成模块、公交优先方案评估模块、信号控制平台和信号机，其中，所述公交优先方案生成模块包括专用车道公交优先方案生成单元和/或混合车道公交优先方案生成单元，所述公交优先方案评估模块包括路口公交优先效益评估单元和延误转移判定单元；所述数据采集模块用于输入预设参数，以及实时采集车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据；所述专用车道公交优先方案生成单元通信连接所述数据采集模块，用于根据实时采集的车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据，实时判断在目标路口的公交专用进口道上是否有新检测到的公交车辆，若有则对当前的交通信号控制方案进行自适应调整，使新检测到的公交车辆优先地通过目标路口；所述混合车道公交优先方案生成单元通信连接所述数据采集模块，用于根据实时采集的车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据，在当前相位的初始绿灯熄灭时刻结束时，检测在目标路口的且与当前相位对应的绿灯放行进口道上的公交车辆情况，并根据检测结果对当前的交通信号控制方案进行自适应调整，使已检测到的公交车辆优先地通过目标路口；所述路口公交优先效益评估单元通信连接所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元，用于判定来自所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元的且经自适应调整的新交通信号控制方案，是否通过优先效益评估，若是则将所述新交通信号控制方案传送至所述延误转移判定单元，否则删除所述新交通信号控制方案；所述延误转移判定单元通信连接所述路口公交优先方案效益评估单元，用于判断经自适应调整的新交通信号控制方案是否通过延误转移判定，若是则将所述新交通信号控制方案传送至信号控制平台，否则删除所述新交通信号控制方案；所述信号控制平台通信连接所述延误转移判定单元，用于将来自所述延误转移判定单元的且经自适应调整的新交通信号控制方案写入所述信号机；所述信号机通信连接所述信号控制平台，用于执行经自适应调整的新交通信号控制方案。...

【技术特征摘要】
1.一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统，其特征在于，包括数据采集模块、公交优先方案生成模块、公交优先方案评估模块、信号控制平台和信号机，其中，所述公交优先方案生成模块包括专用车道公交优先方案生成单元和/或混合车道公交优先方案生成单元，所述公交优先方案评估模块包括路口公交优先效益评估单元和延误转移判定单元；所述数据采集模块用于输入预设参数，以及实时采集车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据；所述专用车道公交优先方案生成单元通信连接所述数据采集模块，用于根据实时采集的车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据，实时判断在目标路口的公交专用进口道上是否有新检测到的公交车辆，若有则对当前的交通信号控制方案进行自适应调整，使新检测到的公交车辆优先地通过目标路口；所述混合车道公交优先方案生成单元通信连接所述数据采集模块，用于根据实时采集的车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据，在当前相位的初始绿灯熄灭时刻结束时，检测在目标路口的且与当前相位对应的绿灯放行进口道上的公交车辆情况，并根据检测结果对当前的交通信号控制方案进行自适应调整，使已检测到的公交车辆优先地通过目标路口；所述路口公交优先效益评估单元通信连接所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元，用于判定来自所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元的且经自适应调整的新交通信号控制方案，是否通过优先效益评估，若是则将所述新交通信号控制方案传送至所述延误转移判定单元，否则删除所述新交通信号控制方案；所述延误转移判定单元通信连接所述路口公交优先方案效益评估单元，用于判断经自适应调整的新交通信号控制方案是否通过延误转移判定，若是则将所述新交通信号控制方案传送至信号控制平台，否则删除所述新交通信号控制方案；所述信号控制平台通信连接所述延误转移判定单元，用于将来自所述延误转移判定单元的且经自适应调整的新交通信号控制方案写入所述信号机；所述信号机通信连接所述信号控制平台，用于执行经自适应调整的新交通信号控制方案。2.如权利要求1所述的一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统，其特征在于，所述路口公交优先效益评估单元的工作方法，包括如下步骤：S101.获取目标路口的且来自所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元的新交通信号控制方案；S102.从所述新交通信号控制方案中提取目标公交车辆优先相位的绿灯早启时长τΔs和绿灯晚熄时长τΔe，其中，tΔs≥0，τΔe≥0；S103.按照如下公式计算整个目标路口的人均延误变化值Ddec：式中，x(x＝1,2,…,N)表示目标公交车辆优先相位的相位序号，N表示目标路口的总相位数，qi表示第i(i＝1,2,…,N)个相位的且在所有进口道上的车辆到达率，Si表示第i个相位的且在所有进口道上的饱和流率，Ri表示第i个相位的红灯启亮时长，Gi表示第i个相位的绿灯启亮时长，C表示整个信号周期的周期时长，Ocar表示小汽车的平均实载率，Obus表示公交车辆的平均实载率，Nbus表示优先通行的公交车辆总数；S104.判断Ddec是否小于0，若是则判定所述新交通信号控制方案通过优先效益评估，并将所述新交通信号控制方案传送至所述延误转移判定单元，否则判定所述新交通信号控制方案未通过优先效益评估，删除所述新交通信号控制方案。3.如权利要求1所述的一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统，其特征在于，所述延误转移判定单元的工作方法，包括如下步骤：S201.获取目标路口的且来自所述专用车道公交优先方案生成单元或所述混合车道公交优先方案生成单元的新交通信号控制方案；S202.从所述新交通信号控制方案中提取目标公交车辆优先相位的绿灯启亮时刻tgs和绿灯熄灭时刻tge；S203.从实时采集的信号机交通信号控制方案数据中，提取下游路口的且与所述目标公交车辆优先相位相协调的下游公交车辆优先相位的绿灯启亮时刻和绿灯熄灭时刻其中，所述下游路口是指位于目标路口的公交车辆流向下游的交叉路口；S204.判断不等式或是否成立，若成立则判定所述新交通信号控制方案通过延误转移判定，并将所述新交通信号控制方案传送至信号控制平台，否则判定所述新交通信号控制方案未通过延误转移判定，删除所述新交通信号控制方案，其中，L表示从目标路口至下游路口的车程，vbus表示公交车辆的平均行驶速度。4.如权利要求1所述的一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统，其特征在于，还包括分别通信连接所述数据采集模块和所述信号控制平台的特种车辆优先方案生成模块；所述特种车辆优先方案生成模块用于根据实时采集的车载设备数据、信号机交通信号控制方案数据和路口交通状态监控数据，实时判断在目标路口的进口道上是否有新检测到的特种车辆，若有则对当前的交通信号控制方案进行自适应调整，使特种车辆绝对优先地通过目标路口。5.一种如权利要求1～4任意一项所述的多场景车辆优先自适应交通信号控制系统的工作方法，其特征在于，当所述公交优先方案生成模块包括专用车道公交优先方案生成单元时，包括如下步骤：S301.在时刻tbus结束时，根据实时采集的路口交通状态监控数据，在目标路口的公交专用进口道上，判断是否有新检测到的公交车辆，若是则执行步骤S302，否则执行步骤S308；S302.根据实时采集的信号机交通信号控制方案数据，设定与新检测到的公交车辆所在公交专用进口道对应的绿灯放行相位为公交车辆优先相位，然后判断公交车辆优先相位是否处于非绿灯状态，若是则执行步骤S304，否则执行步骤S303；S303.在当前处于绿灯状态的公交车辆优先相位内，判断是否需要延迟熄灭当前公交车辆优先相位的绿灯，若是则重新设置当前公交车辆优先相位的绿灯熄灭时刻，得到具有绿灯延长控制策略的新交通信号控制方案以及用于引导当前公交车辆的运行车速，然后执行步骤S305，否则执行步骤S304；S304.判断是否需要提前启亮下一个公交车辆优先相位的绿灯，若是则重新设置下一个公交车辆优先相位的绿灯启亮时刻，得到具有绿灯早启控制策略的新交通信号控制方案以及用于引导当前公交车辆的运行车速，然后执行步骤S305，否则执行步骤S308；S305.通过路口公交优先效益评估单元对新交通信号控制方案进行优先效益评估，若通过优先效益评估，则执行步骤S306，否则执行步骤S308；S306.通过延误转移判定单元对新交通信号控制方案进行延误转移判定，若通过延误转移判定，则执行步骤S307，否则执行步骤S308；S307.通过信号控制平台将新交通信号控制方案写入信号机，然后执行步骤S308；S308.由信号机执行当前的交通信号控制方案，并使时刻tbus自加1，然后返回执行步骤S301。6.如权利要求5所述的一种多场景车辆优先自适应交通信号控制系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S303包括如下步骤：S401.根据实时采集的车载设备数据，计算新检测到的公交车辆到达目标路口停车线的下限时刻tas和上限时刻tae；S402.判断上限时刻tas和下限时刻tae是否处于当前公交车辆优先相位的初始绿灯启亮时区内，若是则判定不需要延迟熄灭当前公交车辆优先相位的绿灯，同时将车速区间作为用于引导所述新检测到的公交车辆的运行车速，否则执行步骤S403，其中，表示当前公交车辆优先相位的初始绿灯启亮时刻，表示当前公交车辆优先相位的初始绿灯熄灭时刻，Lbus表示新检测到的公交车辆从当前位置至目标路口停车线之间的车程，vmin,bus表示新检测到的公交车辆的最小许可行驶速度，vmax,bus表示新检测到的公交车辆的最大许可行驶速度；S403.判断tas是否大于若是则判定在当前公交车辆优先相位允许的最大绿灯延迟时刻前，新检测到的公交车辆不能通过目标路口，同时判定不需要延迟熄灭当前公交车辆优先相位的绿灯，否则执行步骤S404；S404.判断tas是否处于若是则判定需要延迟熄灭当前公交车辆优先相位的绿灯，并设置当前公交车辆优先相位的绿灯晚熄时长得到具有绿灯延长控制策略的新交通信号控制方案，同时将车速vmax,bus作为用于引导所述新检测到的公交车辆的运行车速，其中，Lbus表示新检测到的公交车辆从当前位置至目标路口停车线之间的车程，vmax,bus表示新检测到的公交车辆的最大许可行驶速度，Δτmax表示当前公交车辆优先相位允许的最大绿灯晚熄时长。7.如权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林，罗云辉，孙烨垚，刘轼介，王珣，
申请(专利权)人：深圳市智能交通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44