单点交叉口交通信号控制方法技术

本发明专利技术公开了单点交叉口交通信号控制方法，涉及智能交通控制技术领域，该方法包括：分别获取两个方向车道的车道交通状态信息；车道交通状态信息包括：当前时刻任一辆车的行驶速度、平均车头间距、任一车辆距离相应停止线的距离、任一车辆前方的等待车辆数以及车流量；确定信号灯的切换周期；在每个切换周期，根据车道交通状态信息确定两个方向的车道上是否有等待车辆；当两个方向的车道上均有等待车辆时，根据车道交通状态信息、车道的等待时间代价函数和车辆排队数量分别计算两个车道的通行适合度函数；根据两个车道的通行适合度函数，控制两个车道对应的信号灯的相位。本发明专利技术能够降低交叉口车辆最大延误，同时避免浪费车道占有率。道占有率。道占有率。

【技术实现步骤摘要】
单点交叉口交通信号控制方法


[0001]本专利技术涉及智能交通控制
，尤其是涉及单点交叉口交通信号控制方法。

技术介绍

[0002]交叉口是一个复杂的系统，有各个方向交通流的交织与分流，交叉口区域内车辆的启动、停车、加减速等行为的发生率明显高于其他路网区域，对车流运行的整体连贯性造成负面影响，从而产生交通延误。交叉口处通常设置有交通信号灯，合理控制交叉口处交通信号，可以提升交叉口通行能力，减少交叉口车辆延误，有效缓解城市拥堵。
[0003]目前的交通信号控制大致分为三类：
[0004](1)定时控制。定时控制主要是将一天分为若干控制时段，根据每个控制时段的交通量设置不同的信号控制方式，定时控制无法根据交叉口的流量动态和实时地调整信号控制参数，存在时效性差的问题，通常需要在一定的时间间隔内对现有的信号控制方案进行调整。
[0005](2)感应式控制。感应式控制要求采集交叉口各条导向车道内的交通流数据，自机动车相位的最小绿灯时长结束时刻开始，评估机动车相位的交通需求，决定是否切断机动车相位的绿灯。该控制方式无法精准评估机动车相位的交通需求，很可能生成不合理的绿灯切断决定，拉低交叉口的整体性能，而且配时存在延迟，无法满足交通配时实时性要求。
[0006](3)自适应控制。自适应控制方式监测并预测交叉口的车辆到达规律和(或)车辆消散规律；建立以最小化车辆总延误、车辆平均延误、车辆总停车次数、车辆总排队长度等为目标的优化模型，在线生成交叉口的相位显示顺序、机动车相位的绿灯时长等；但是很多模型较为复杂，很难求解。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提出一种单点交叉口交通信号控制方法，采用以精准测量数据为基础，多角度多维度评估交叉口交通通行状态，迭代计算给出通行相位，以降低交叉口车辆最大延误，同时避免浪费车道占有率。
[0008]为此，本专利技术提供了以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种单点交叉口交通信号控制方法，所述单点交叉口的东西车道的入口处设置有第一信号灯和第一停止线，南北车道的入口处设置有第二信号灯和第二停止线；所述方法包括：
[0010]分别获取所述东西车道和所述南北车道的车道交通状态信息；所述车道交通状态信息包括：当前时刻任一辆车的行驶速度、平均车头间距、任一车辆距离相应停止线的距离、任一车辆前方的等待车辆数、车辆排队数量以及车流量；
[0011]确定所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期；
[0012]在每个切换周期，根据所述车道交通状态信息确定所述东西车道的入口和所述南北车道的入口是否有等待车辆；
[0013]当所述东西车道的入口和所述南北车道的入口均有等待车辆时，根据车道的等待时间代价函数和车辆排队数量分别计算所述东西车道和所述南北车道的通行适合度函数；所述车道的通行适合度函数采用如下方式计算：
[0014]J＝f(Wtim,H)＝ω1×
Wtim+ω2×
H；
[0015]其中，ω1，ω2为权重系数；H为所述车道的排队车辆数；Wtim为由车道的等待时间代价函数计算出的所述车道的停止线后检测区域内每台车辆需要等待时长的总和；所述车道的等待时间代价函数如下：
[0016]其中：Wtim为所述车道的停止线后检测区域内每台车辆需要等待时长的总和；i代表第i时刻；j代表车道上第j辆车；δ为信号灯转换时间常数；λ
gap
为绿间隔；n为所述车道的停止线后检测区域内所有等待通行车辆的总数；G
i
为第i时刻所述车道对应的信号灯绿灯时长，G
i
根据第i时刻所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期、所述车道的车流量比以及所述东西车道和所述南北车道的车流量比之和计算得到；t
ij
表示当红灯亮启时，第i时刻车辆j到达停车线时红灯已亮的时间；t
ij
根据第i时刻车辆j的行驶速度、平均车头间距、车辆j距离相应停止线的距离以及车辆j前方的等待车辆数计算得到；
[0017]根据所述东西车道和所述南北车道的通行适合度函数，控制所述第一信号灯和所述第二信号灯的相位。
[0018]进一步地，t
ij
由公式计算：
[0019]其中：v
j
为辆车j的行驶速度，d为平均车头间距；S
j
为车辆j距离停止线的距离；l
j
为车辆j前方的等待车辆数。
[0020]进一步地，确定当前时刻所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期，包括：
[0021]根据韦伯斯特配时法，第i时刻信号周期为：
[0022]其中，λ
i
为第i时刻车辆启动损失时间；η
i
为第i时刻所述东西车道车流量比η
1i
和所述南北车道车流量比η
2i
之和，即η
i
＝η
1i
+η
2i
；；q
1i
为第i时刻所述东西车道的车流量；q
1i
为第i时刻所述南北车道的车流量；s为车道饱和车流量。
[0023]进一步地，所述东西车道上自所述第一停止线起沿车辆行驶方向反方向每隔第一预设距离设置有一个车道雷达传感器；所述南北车道上自所述第一停止线起沿车辆行驶方向反方向每隔第一预设距离设置有一个雷达传感器；所述东西车道上沿行驶方向反方向距离所述第一停止线第二预设距离处设置有一个磁感线圈；所述南北车道上沿行驶方向反方向距离所述第二停止线第二预设距离处设置有一个磁感线圈；
[0024]相应地，分别获取所述东西车道和所述南北车道的车道交通状态信息，包括：
[0025]利用设置的雷达传感器分别获取所述东西车道和所述南北车道中当前时刻任一车辆的行驶速度、平均车头间距和任一车辆距离相应停止线的距离；
[0026]利用磁感线圈获取两个车道的车流量。
[0027]进一步地，在根据所述车道交通状态信息确定所述东西车道的入口和所述南北车
道的入口是否有等待车辆之前，还包括：
[0028]获取所述东西车道出口和所述南北车道出口车流的平均车速；
[0029]根据所述车流的平均车速确定拥堵状态；
[0030]当所述东西车道出口处于拥堵状态时，将所述第一信号灯设置为红灯；
[0031]当所述南北车道出口处于拥堵状态时，将所述第二信号灯设置为红灯；
[0032]当所述东西车道出口和所述南北车道出口处于非拥堵状态时，根据所述车道交通状态信息确定所述东西车道的入口和所述南北车道的入口是否有等待车辆。
[0033]进一步地，根据所述东西车道和所述南北车道的通行适合度函数，控制所述第一信号灯和所述第二信号灯的相位，包括：
[0034]设所述第一信号灯当前相位为绿灯，在经过所述第一信号灯的最小绿灯时长之后，比较所述东西车道的通行适合度函数值和所述南北车道的通行适合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单点交叉口交通信号控制方法，其特征在于，所述单点交叉口的东西车道的入口处设置有第一信号灯和第一停止线，南北车道的入口处设置有第二信号灯和第二停止线；所述方法包括：分别获取所述东西车道和所述南北车道的车道交通状态信息；所述车道交通状态信息包括：当前时刻任一辆车的行驶速度、平均车头间距、任一车辆距离相应停止线的距离、任一车辆前方的等待车辆数、车辆排队数量以及车流量；确定所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期；在每个切换周期，根据所述车道交通状态信息确定所述东西车道的入口和所述南北车道的入口是否有等待车辆；当所述东西车道的入口和所述南北车道的入口均有等待车辆时，根据车道的等待时间代价函数和车辆排队数量分别计算所述东西车道和所述南北车道的通行适合度函数；所述车道的通行适合度函数采用如下方式计算：J＝f(Wtim,H)＝ω1×
Wtim+ω2×
H；其中，ω1，ω2为权重系数；H为所述车道的排队车辆数；Wtim为由车道的等待时间代价函数计算出的所述车道的停止线后检测区域内每台车辆需要等待时长的总和；所述车道的等待时间代价函数如下：其中：Wtim为所述车道的停止线后检测区域内每台车辆需要等待时长的总和；i代表第i时刻；j代表车道上第j辆车；δ为信号灯转换时间常数；λ
gap
为绿间隔；n为所述车道的停止线后检测区域内所有等待通行车辆的总数；G
i
为第i时刻所述车道对应的信号灯绿灯时长，G
i
根据第i时刻所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期、所述车道的车流量比以及所述东西车道和所述南北车道的车流量比之和计算得到；t
ij
表示当红灯亮启时，第i时刻车辆j到达停车线时红灯已亮的时间；t
ij
根据第i时刻车辆j的行驶速度、平均车头间距、车辆j距离相应停止线的距离以及车辆j前方的等待车辆数计算得到；根据所述东西车道和所述南北车道的通行适合度函数，控制所述第一信号灯和所述第二信号灯的相位。2.根据权利要求1所述的一种单点交叉口交通信号控制方法，其特征在于，t
ij
由公式计算：其中：v
j
为辆车j的行驶速度，d为平均车头间距；S
j
为车辆j距离停止线的距离；l
j
为车辆j前方的等待车辆数。3.根据权利要求1所述的一种单点交叉口交通信号控制方法，其特征在于，确定当前时刻所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期，包括：根据韦伯斯特配时法，第i时刻信号周期为：其中，λ
i
为第i时刻车辆启动损失时间；η
i
为第i时刻所述东西车道车流量比η
1i
和所述南北车道车流量比η
2i
之和，即η
i
＝η
1i
+η
2i
；；q
1i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹存名，米佳，王文斌，鞠盈光，陈弘扬，李卓然，
申请(专利权)人：辽宁警察学院，
类型：发明
国别省市：