交通事故信号灯控制方法技术

本发明专利技术公开了一种交通事故信号灯控制方法。其方案是：1)计算道路服务速率；2)确定每辆汽车占道路总长及饱和车流量，统计各路段长度、红绿灯时间及车流量；3)根据2)和1)的结果计算各路口信号灯处排队时间和车辆通过整条路的时间；4)计算事故发生后该路段向其他路段转移的车流量，并据此计算路网处于均衡状态的车流量；7)判断均衡状态车流量是否在信号灯及车流量的可行域之内，若是，提高事故发生路段绿灯时长，降低其他路段绿灯时长，否则，反之；8)判断经7)后是否重新达到均衡状态：若是，结束控制，否则，返回7)。本发明专利技术提高了路网在不同事故下的恢复能力，降低了交通事故对道路通行的影响，可用于城市道路交通事故疏导。

【技术实现步骤摘要】
交通事故信号灯控制方法
本专利技术属于智能交通领域，涉及一种交通事故，具体涉及一种信号灯控制方法，可用于城市道路交通事故疏导，为缓解事故引起的交通拥塞提供指导。
技术介绍
随着我国社会经济的高速发展和城市化进程的加快，机动车保有量不断增加，车辆运行里程迅速增长，道路交通运行己成为人类文明进步不可或缺的重要一环，而道路交通安全却成为伴随交通进步而来的一个严峻难题。道路交通事故不但使得道路网络中交通拥塞问题日益严重，还会造成人员死亡和直接财产损失，甚至引起有害气体或者液体的泄露，造成更严重的后果，对城市道路的安全运营产生负面影响。在公共交通系统中，交通信号具有不可替代的作用，能够对车辆和行人的交通行为进行合理有效的调整，保证城市交通秩序。交通信号控制系统能够根据实时交通情况对城市道路网络进行全面有效的控制和管理，并且能够从全局的角度完善城市路网中交通总体规划，提高城市交通运行效率。因此，为有效缓解城市地区交通事故导致的拥塞的问题，提高道路网络在不同程度事故条件下的恢复能力，交通信号控制系统对城市交通状况的改善具有重要作用。针对交通事故情况下信号灯控制方法研究，目前比较前沿的方法有以下两种：第一种是基于优化控制的信号灯控制方法，该方法根据事故发生之后各路段上车流量的不同，实时为不同路段分配最优的红绿灯时长配比，使事故发生路段绿灯时长增加，有利于缓解事故造成的拥塞，提高事故情况下道路通行效率。第二种则是基于Petri网的信号灯控制方法，该方法利用信号灯的控制，能够为紧急车辆，如救护车，道路事故清理车辆提供高优先级的通行服务，降低紧急车辆抵达事故现场的时间，提高事故处理效率，缓解由事故造成的消极影响。但是，交通流量与信号灯控制并非相互独立的，一方面，事故发生之后，交通流量的变化会引起交通信号控制系统为各路段分配最优的红绿灯时长；另一方面，信号灯时长配比的变化也将导致不同路段上车流量的改变。上述两种方法由于仅考虑交通信号灯对当前车流情况的控制与优化，并未综合考虑事故发生之后交通信号灯控制与车流量变化在城市路网中的均衡关系，使得目前信号灯控制方法只能对事故路段交通拥塞进行缓解，但是会导致路网其他路段交通负载过大，甚至引发道路交通拥塞传播，造成大范围交通瘫痪。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提出一种基于道路负载均衡的交通事故信号灯控制方法，以减少由于负载不均衡引起的拥塞传播，提高交通事故影响下的道路通行效率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案，包括如下步骤：(1)在城市交通路网中确定与道路服务速率相关系数大于6.5的强相关影响因素，利用模糊逻辑方法获得事故条件下道路服务速率，其中影响因素包含交通事故类型、交通流量、事故发生时间和事故发生日期；(2)确定平均每辆汽车占道路总长度d及道路饱和车流量s，统计路网中各路段长度L，红绿灯时间Tcl以及实时车流量x；(3)计算车辆在各个路口信号灯处的排队时间Tb(x)；(4)计算车辆通过各个路段的时间Tr(x)；(5)根据(3)和(4)计算出的信号灯处排队时间和车辆通过时间，分别计算出车辆通过整条道路的时间T(x)和事故路段向其他路段转移的车流量Δx：T(x)＝Tb(x)+Tr(x)，Δx＝f-1(Tr2(x2)-Tr1(x1))，其中Tr1(x1)为事故发生前事故路段通行时间，Tr2(x2)为事故发生后事故路段通行时间，f-1()表示(5)中车辆通过整条道路的时间函数T(x)的反函数；(6)根据(5)中得到的转移车流量Δx，建立以下约束条件：其中Δxi表示向路段i的转移车流量，Ti(x)表示车辆完全通过第i条道路的时间；(7)按照(6)中约束条件求得道路网络处于均衡状态时的各路段车流量x1+Δx1,x2+Δx2,...,xi+Δxi,...,xN+ΔxN，其中N为路段中除事故路段以外的路段数；(8)根据各路段车流量，绿灯时长占总信号灯时长比例以及各路段饱和流量，确定路网中信号灯以及交通流量的可行域范围D×F∩S，其中：表示路网中总车流量等于K，F＝{G:G1+G2+...＝1}表明每个路口绿灯时长占总信号灯时长比例等于1，S＝{x,G:x1G1≤s1,x2G2≤s2,...,xNGN≤sN}表明每个路段上车流量与路段占比之积应小于等于每个路段饱和流量；(9)判断(7)中均衡状态时各路段车流量是否处于(8)中确定的可行域范围之内，若是：则执行(10)，否则，执行(11)；(10)增加事故发生路段绿灯时长，增加值为减小第j条路段绿灯时长，减小值为βGj(TIn-Tj)，其中β为转移步长，TIn为事故路段通行时间，Gj和Tj分别为路网中除事故路段以外第j条路段的绿灯时长占总信号灯时长的比例以及路段通行时间；(11)减小事故发生路段绿灯时长，减小值为增加第j条路段绿灯时长，增加值为βGIn(TIn-Tj)，其中GIn为事故前路段绿灯时长；(12)判断道路流量是否达到均衡状态，即同一起始点各路段通行时间是否相等：若是，则结束控制，否则，返回(9)。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术由于在设计信号灯控制方案时，采用基于道路负载均衡的交通事故信号灯控制方法，综合考虑信号灯控制和路网车流量变化之间的均衡关系，能够更真实的反映交通事故对城市路网的影响。与现有事故条件下信号灯控制方法相比，本专利技术能够提高城市路网在不同程度事故条件下的恢复能力，缓解由事故导致的交通拥塞，有效地保证城市路网中交通事故影响下道路的通行效率。附图说明图1为本专利技术的实现总流程框图；图2为本专利技术中获得事故条件下道路服务速率的子流程图；图3为本专利技术仿真中采用的交通场景图；图4为本专利技术中对均衡状态处于可行域范围之内的路网交通流变化的仿真的结果图；图5为本专利技术中对均衡状态处于可行域范围之外的路网交通流变化的仿真的结果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例和效果，对本专利技术作进一步详细描述：参照图1，本专利技术实现步骤如下：步骤1，在影响道路服务速率的因素中，确定其中与道路服务速率的强相关影响因素，并获得事故条件下道路服务速率。所述影响因素，包含交通事故类型、交通流量、事故发生时间和事故发生日期。参考图2，本步骤的具体实现如下：1.1)获取事故条件下道路服务速率强相关的影响因素：设xi为其中一种影响因素的第i个样本值，yi为道路服务速率的第i个样本值，为该影响因素的平均值，为道路服务速率的平均值，根据上述参数，计算众多影响因素与道路服务速率的相关系数：选取|r|＞6.5的影响因素作为与事故条件下道路服务速率强相关的影响因素；1.2)利用三角隶属函数分别将1.1)中确定的强相关影响因素量化为三个阈值等级：a,b,c，计算得到各影响因素对道路服务速率的影响程度：...

【技术保护点】
1.一种交通事故信号灯控制方法，其特征在于，包括如下：/n(1)在城市交通路网中确定与道路服务速率相关系数大于6.5的强相关影响因素，利用模糊逻辑方法获得事故条件下道路服务速率，其中影响因素包含交通事故类型、交通流量、事故发生时间和事故发生日期；/n(2)确定平均每辆汽车占道路总长度d及道路饱和车流量s，统计路网中各路段长度L，红绿灯时间T

【技术特征摘要】
1.一种交通事故信号灯控制方法，其特征在于，包括如下：
(1)在城市交通路网中确定与道路服务速率相关系数大于6.5的强相关影响因素，利用模糊逻辑方法获得事故条件下道路服务速率，其中影响因素包含交通事故类型、交通流量、事故发生时间和事故发生日期；
(2)确定平均每辆汽车占道路总长度d及道路饱和车流量s，统计路网中各路段长度L，红绿灯时间Tcl以及实时车流量x；
(3)计算车辆在各个路口信号灯处的排队时间Tb(x)；
(4)计算车辆通过各个路段的时间Tr(x)；
(5)根据(3)和(4)计算出的信号灯处排队时间和车辆通过时间，分别计算出车辆通过整条道路的时间T(x)和事故路段向其他路段转移的车流量Δx：
T(x)＝Tb(x)+Tr(x)，
Δx＝f-1(Tr2(x2)-Tr1(x1))，
其中Tr1(x1)为事故发生前事故路段通行时间，Tr2(x2)为事故发生后事故路段通行时间，f-1()表示(5)中车辆通过整条道路的时间函数T(x)的反函数；
(6)根据(5)中得到的转移车流量Δx，建立以下约束条件：



其中Δxi表示向路段i的转移车流量，Ti(x)表示车辆完全通过第i条道路的时间；
(7)按照(6)中约束条件求得道路网络处于均衡状态时的各路段车流量x1+Δx1,x2+Δx2,...,xi+Δxi,...,xN+ΔxN，其中N为路段中除事故路段以外的路段数；
(8)根据各路段车流量，绿灯时长占总信号灯时长比例以及各路段饱和流量，确定路网中信号灯以及交通流量的可行域范围D×F∩S，其中：

表示路网中总车流量等于K，
F＝{G:G1+G2+...＝1}表明每个路口绿灯时长占总信号灯时长比例等于1，
S＝{x,G:x1G1≤s1,x2G2≤s2,…,xNGN≤sN}表明每个路段上车流量与路段占比之积应小于等于每个路段饱和流量；
(9)判断(7)中均衡状态时各路段车流量是否处于(8)中确定的可行域范围之内，若是：则执行(10)，否则，执行(11)；
(10)增加事故发生路段绿灯时长，增加值为减小第j条路段绿灯时长，减小值为βGj(TIn-Tj)，其中β为转移步长，TIn为事故路段通行时间，Gj和Tj分别为路网中除事故路段以外第j条路段的绿灯时长占总信号灯时长的比例以及路段通行时间；
(11)减小事故...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长乐，岳文伟，陈越，张和和，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61