信控交叉口的自适应可变车道控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法及系统，包括：采集交叉口历史流量数据，根据进道口流量变化规律确定车道功能每次转换的周期；将当前交叉口的交通负荷程度指标，作为车道功能转换的依据；根据转换周期以及当前交叉口的交通负荷程度指标，判定是否进行车道转换；如果是，切换预信号，对主信号的配时进行优化；否则，保持原信号方案；判断优化后的信号方案是否优于原方案，如果是，将当前信号方案变为优化后的方案；否则，保持原信号方案。本发明专利技术能够适应交叉口各车流随着时间不断变化的交通流，避免出现某一流向车道拥挤，另一流向车道空置的现象。

【技术实现步骤摘要】
信控交叉口的自适应可变车道控制方法及系统
本专利技术涉及城市道路信号控制
，尤其涉及一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。城市交通拥堵己经成为一个普遍存在的国际性难题，交叉口作为城市路网的关键节点，不同转向机动车流、非机动车流、行人流在此交织严重影响了交叉口的通行能力。左转交通流在交叉口产生的冲突点较多、造成的事故率较高，而且对交叉口通行能力的影响较大。城市交通流在道路网上的分布呈现出的时间和空间差异性使得交叉口资源仍然没有得到比较好的利用。目前国内外的研究更多的是集中在潮汐式车流路段可变车道的设置方法，对于实时追踪道路交通需求来改变车道功能的研究较少。现有技术提出了一种基于检测器检测数据确定可变车道属性的控制方法，但文中提到的检测器的布设位置是根据交叉口渠化区内车流的特性布设、布设数量等条件比较苛刻，实际道路状况常难以满足。现有技术基于当前和历史交通流量数据预测下一时段的交通量，以此作为可变车道的属性判断依据，但由于需要同数据库中的大量数据作比较分析相关性等，因此时效性比较差，预测的结果也很难保证准确性。现有技术以最小延误为目标，对可变导向车道的车道功能和信号配时进行协同优化，分析了在已知流量条件下可变车道对降低交叉口延误的作用，但没有给出可变车道的控制转换策略。现有技术基于交叉口的时空关系分析，建立了动态车道功能与信号相位组合模型，但组合模型的约束条件繁多，对于短时间交通需求变化的交叉口可能不适用。
技术实现思路
本专利技术目的是为了适应交叉口各车流随着时间不断变化的交通流，避免出现某一流向车道拥挤，另一流向车道空置的现象，提出了一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法及系统，允许对根据道路实际运行状况来对车道功能进行协调，然后针对车道功能的改变进行信号配时优化，以达到充分利用交叉口内的空间资源的目的。在一些实施方式中，采用如下技术方案：一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法，包括：(1)采集交叉口历史流量数据，根据进道口流量变化规律确定车道功能每次转换的周期；(2)将当前交叉口的交通负荷程度指标，作为车道功能转换的依据；(3)根据转换周期以及当前交叉口的交通负荷程度指标，判定是否进行车道转换；如果是，切换预信号，对主信号的配时进行优化，进入步骤(4)；否则，保持原信号方案；(4)判断优化后的信号方案是否优于原方案，如果是，将当前信号方案变为优化后的方案；否则，保持原信号方案；(5)返回步骤(3)，开始下一周期的判断。其中，采集交叉口历史流量数据，根据进道口流量变化规律确定车道功能每次转换的周期，具体为：选取长度为n的数据段空间作为滑动窗口，其中n为滑动窗口中包含数据的个数；设定滑动窗口中单个数据允许的偏差，根据允许偏差设定滑动窗内n个周期流量数据的标准差阈值；由流量数据的前n个计算流量初始均值，计算该n个流量数据的标准差；滑动窗口由数据起始点滑至数据终点，每当移动一次，原始起点流量数据将被舍弃且有一个新的周期流量数据进入窗口，计算新的n个流量数据的均值和标准差；若总计N个周期流量数据，则得到N-n+1个标准差计算值，统计小于等于标准差阈值的标准差的个数mn；改变滑动窗口长度，重复上述步骤，比较各滑动窗口长度下的mn值，取mn最大时的滑动窗口长度作为交叉口车道功能切换判断周期。在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的信控交叉口的自适应可变车道控制方法。在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的信控交叉口的自适应可变车道控制方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能够适应交叉口各车流随着时间不断变化的交通流，避免出现某一流向车道拥挤，另一流向车道空置的现象；允许对根据道路实际运行状况来对车道功能进行协调，然后针对车道功能的改变进行信号配时优化，以达到充分利用交叉口内的空间资源的目的。附图说明图1为本专利技术实施例一中交通信号控制示意图；图2为本专利技术实施例一中自适应可变车道的总体工作流程图；图3为本专利技术实施例一中车道功能控制流程示意图；图4为本专利技术实施例中交叉口渠化示意图；图5为本专利技术实施例中路网图；图6为本专利技术实施例中采用可变车道前后的各流向车道平均每车延误对比图；图7为本专利技术实施例中采用可变车道前后的左转车平均延误对比图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。名词解释：进口道：指的是进入道路平面交叉处的路口。卡口：设置在交叉口处或路段上的车辆监测系统，用以对所有通过该点的机动车辆进行拍摄、记录与处理。预信号：预信号是在交叉口上游(约30-50米)设置的一组信号灯装置，用以诱导驾驶员驶入进可变车道。主信号：设置在交叉口处的若干组信号灯装置，用来在时间上给各方向的交通流分配通行权。实施例一在一个或多个实施方式中，公开了一种基于卡口检测数据的自适应可变车道控制方法，首先需要说明的是，并非所有的交叉口均适用于动态可变车道的设置，在道路物理条件和交通状态等方面需要满足以下条件和假设：条件：(1)进口道出口道车道数>＝4；(2)相位条件，设置可变车道的进口道须有左转专用相位；基本假设：(1)不考虑行人过街及非机动车的影响；(2)本文不考虑右转受信号控制的情况；(3)不适用于立体交叉口环形交叉口等；(4)不考虑发生交通事故等特殊状况。本实施例自适应可变车道的总体工作流程如图2所示，包括以下步骤：(1)采集交叉口历史流量数据，根据进道口流量变化规律确定车道功能每次转换的周期；(2)将当前交叉口的交通负荷程度指标，作为车道功能转换的依据；(3)根据转换周期以及当前交叉口的交通负荷程度指标，判定是否进行车道转换；如果是，切换预信号(即左转允许和直行允许的切换)，对主信号的配时进行优化，进入步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法，其特征在于，包括：/n(1)采集交叉口历史流量数据，根据进道口流量变化规律确定车道功能每次转换的周期；/n(2)将当前交叉口的交通负荷程度指标，作为车道功能转换的依据；/n(3)根据转换周期以及当前交叉口的交通负荷程度指标，判定是否进行车道转换；如果是，切换预信号，对主信号的配时进行优化，进入步骤(4)；否则，保持原信号方案；/n(4)判断优化后的信号方案是否优于原方案，如果是，将当前信号方案变为优化后的方案；否则，保持原信号方案；/n(5)返回步骤(3)，开始下一周期的判断。/n

【技术特征摘要】
1.一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法，其特征在于，包括：
(1)采集交叉口历史流量数据，根据进道口流量变化规律确定车道功能每次转换的周期；
(2)将当前交叉口的交通负荷程度指标，作为车道功能转换的依据；
(3)根据转换周期以及当前交叉口的交通负荷程度指标，判定是否进行车道转换；如果是，切换预信号，对主信号的配时进行优化，进入步骤(4)；否则，保持原信号方案；
(4)判断优化后的信号方案是否优于原方案，如果是，将当前信号方案变为优化后的方案；否则，保持原信号方案；
(5)返回步骤(3)，开始下一周期的判断。


2.如权利要求1所述的一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法，其特征在于，采集交叉口历史流量数据，根据进道口流量变化规律确定车道功能每次转换的周期，具体为：
选取长度为n的数据段空间作为滑动窗口，其中n为滑动窗口中包含数据的个数；
设定滑动窗口中单个数据允许的偏差，根据允许偏差设定滑动窗内n个周期流量数据的标准差阈值；
由流量数据的前n个计算流量初始均值，计算该n个流量数据的标准差；
滑动窗口由数据起始点滑至数据终点，每当移动一次，原始起点流量数据将被舍弃且有一个新的周期流量数据进入窗口，计算新的n个流量数据的均值和标准差；
若总计N个周期流量数据，则得到N-n+1个标准差计算值，统计小于等于标准差阈值的标准差的个数mn；
改变滑动窗口长度，重复上述步骤，比较各滑动窗口长度下的mn值，取mn最大时的滑动窗口长度作为交叉口车道功能切换判断周期。


3.如权利要求1所述的一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法，其特征在于，将当前交叉口的交通负荷程度指标，作为车道功能转换的依据，具体为：
将饱和度作为交叉口的交通负荷程度指标，当左转车流饱和度大于直行车流饱和度时，车道功能变为左转；当左转车流饱和度小于直行车流饱和度时，车道功能变为直行。


4.如权利要求3所述的一种信控交叉口的自适应可变车道控制方法，其特征在于，每个进口道的第j个车道饱和度计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：杜金明，朱琳，安思颖，邹难，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37