CN104332058A - 一种智能交通灯控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能交通灯控制系统，包括监控摄像头、交通信号灯和倒计时灯，还包括路口车流量检测微处理器、交通信号配时自动调整计算微处理器、显示驱动模块、数字图像处理器、I/O接口，控制器自动调整交通灯的信号配时，使路口各方向的绿灯利用率和车流辆相比，按相同的趋势增加或减小，有效动态识别路口的流量状况，自动调节信号配时，减小拥堵。

Description

一种智能交通灯控制方法和系统

技术领域

本发明涉及交通领域，尤其涉及交通领域中的智能交通灯控制器。 

背景技术

当前，我国主要大中城市的市内交通形势都不容乐观，车辆多，道路堵，车辆尾气排放污染严重，这些在某种程度上已经成为制约社会经济发展的一个重要因素。中国科学院可持续发展战略研究组专家的研究成果表明，因交通拥堵和管理问题，中国15座城市每天损失近10亿元财富。另外，拥堵的交通还容易造成驾驶人的不良心理情绪，增加了发生交通事故的概率。 

运用先进技术是解决当前城市交通困境的一个有效途径，借助先进的技术，可以充分挖掘现有交通设施的潜能，用有限的交通资源承担尽可能多的人和物的运输，以解决交通需求的不断增长和交通资源匮乏之间的矛盾。其在解决城市交通拥堵方面具有立竿见影效果的一个应用就是在道路平面交叉口安装智能交通灯取代传统的交通灯。传统的交通灯采用固定的信号周期和绿信比，不能根据路口交通流量的动态变化自动调节，往往存在车多的路口绿灯通行时间短、无车或少车的路口却亮着绿灯的情况，路口的通行能力被浪费了。而智能交通信号灯能根据路口交通流量的实时变化，采用相应的智能控制算法动态调节交通信号灯的参数，使通过路口车辆的等待时间大为缩短，路口的通行效率得到提高。 

尽管智能交通信号灯有如此吸引人的优势，研究人员也对此开展了研究，设计出一些智能交通信号灯控制方案，但在现阶段，它并没有得到大 规模的推广使用，究其原因，主要是现有的智能交通灯控制方法需要实时检测路口来车方向的车辆等待数量，这要求在每条车道停车线后方相隔一定距离的两个地方安装两个车辆检测器，并将检测到的车辆数据传输到交通信号控制器，其安装的工程量较大，对施工路段的交通会造成影响，并且还有可能破坏现有路面，需要的资金投入也比较多。车辆检测器主要有超声波、红外、微波雷达、地感线圈等类型，各类检测器各有优劣，其选用也没有统一的标准。上述种种因素使得交通管理部门难以下定决心，在路口统一安装智能交通灯控制器。 

针对上述困难，本发明公开了一种平面交叉口智能交通灯方案，其核心思想是充分利用路口现有硬件设备，只需更换交通信号控制机，同时连接路口的高清摄像头视频信号，采用相应的图像处理和交通灯信号时长动态调节算法，实现信号灯的动态调节。其改造仅涉及到更换交通信号控制机和连接路口摄像头视频信号，可以在路边的控制箱周围进行，不会阻断交通。而且安装和调试的时间很短，可选择夜间施工。或者白天施工，使用移动式交通信号灯临时管理路口交通。其改造过程方便快捷，而且设备成本小。 

发明内容

一种智能交通灯控制方案，利用道路平面交叉口现有的监控摄像头，采集路口交通状况的视频信息，使用图像处理算法获取路口各方向的交通流量数据。控制器根据此数据和设定的算法，自动调整交通灯的信号配时，使路口各方向的绿灯利用率和车流辆相比，按相同的趋势增加或减小，本发明的具体方案如下： 

设置一种智能交通灯控制系统，包括监控摄像头、交通信号灯和倒计时 灯，所述系统还包括路口车流量检测微处理器、交通信号配时自动调整计算微处理器、显示驱动模块、数字图像处理器、I/O接口： 

监控摄像头将获得的视频发送至数字图像处理器，数字图像处理器进行图像处理后将处理结果输出至路口车流量检测微处理器，所述路口车流量检测微处理器经过处理得到车流量信息并传送给交通信号配时自动调整计算微处理器，所述交通信号配时自动调整计算微处理器经过处理得到信号配时结果后，调用I/O接口与显示驱动模块，将信号配时结果输出至交通信号灯和倒计时灯。 

所述路口车流量检测微处理器采用如下步骤得到车流量信息： 

A)识别出交通灯一个信号周期内通过路口各个方向的车辆数目和车型； 

B)根据大型车和小型车的长度比，折算出等效的小型汽车数目； 

C)将该数目除以路口该方向的车道数，得到该方向每股车道的车流量n_i。 

所述交通信号配时自动调整计算微处理器（4）采用如下方法调整红绿灯的信号配时： 

A)记路口的两个方向分别为x和y，设交通信号灯的信号周期为t，含四个相位，分别为x方向直行、x方向左拐、y方向直行、y方向左拐，其相位时长分别为t₁、t₂、t₃和t₄，则得到式（1）： 

t=t₁+t₂+t₃+t₄   (1) 

B）设各相位期间单个车道平均通过的交通流量数分别为n₁、n₂、n₃和n₄，定义绿灯利用率η为单个车道通过的交通流量与绿灯时长之比，则各绿灯相位的绿灯时长利用率分别为 

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\η}}_1=\frac{n_1}{t_1}\\ {\mathrm{\η}}_2=\frac{n_2}{t_2}\\ {\mathrm{\η}}_3=\frac{n_3}{t_3}\\ {\mathrm{\η}}_4=\frac{n_4}{t_4}\end{array}\right.$    (2) 

路口的绿灯时长平均利用率为 

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i}$    (3) 

一般情况下，上述个利用率并不相等，即 

${\mathrm{\η}}_1\≠{\mathrm{\η}}_2\≠{\mathrm{\η}}_3\≠{\mathrm{\η}}_4\≠\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}$    (4) 

C)记一个信号周期结束时，测得的该信号周期期间交通参数为t_i,(i=1,2,3,4)和则下一信号周期各相位的信号时长基本值t_i',(i=1,2,3,4)为 

$\left\{\begin{array}{c}{t\′}_{1=\frac{n_1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}}\\ {t\text{'}}_2=\frac{n_2}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}\\ {t\text{'}}_3=\frac{n_3}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}\\ {t\text{'}}_4=\frac{{\mathrm{\η}}_4}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}\end{array}\right.$    (5) 

t_i'和t_i之间的关系满足 

$\mathrm{\Σ}{t\text{'}}_i=\mathrm{\Σ}\frac{n_i}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}=\frac{\mathrm{\Σ}{n}_i}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}=\mathrm{\Σ}{t}_i$    (6) 

D)根据路口的实际情况，各相位相应有一个最小绿灯时间，记为t_gmin，根据上述t_i'和t_gmin的比较结果，下一信号周期各信号时长的设置分两种情况考虑： 

（1）t_i'3t_gmin,(i=1,2,3,4) 

取t_i'为下一信号周期各相位的信号时长，新的信号周期时间保持不变，而各相位的绿灯利用率预期值相同，均为

（2）至少存在一相j,j∈{1,2,3,4}，满足t'_j<t_gmin

将小于t_gmin的t_i'值调整为t_gmin，其借用的时间均匀地分摊到其它相位，为此，首先将t_i'(i=1,2,3,4)按由小到大排序，新的序列记为s_i，根据s_i与t_gmin的关系，进行相应的调整。 

技术方案的基本原理

1、总体结构 

本方法所述智能交通灯控制器，包括路口车流量检测、交通信号配时自动调整计算、显示驱动等模块，总体框架如说明书附图1所示。图中摄像头使用路口路口监控摄像头，无需额外安装；DSP（数字图像处理）处理器和路口车流量检测微处理器根据图像信息，计算得到车流量给交通信号配时自动调整计算微处理器；微处理器执行本发明所述信号配时自动调整算法，驱动路口的交通信号灯和倒计时灯，并设置有相应的I/O端口。 

2、车流量检测 

常用的车流量检测方法有地感线圈、超声波、微波、视频等技术。本技术方案中，车流量检测装置充分利用路口现有设备，以减小成本和安装难度。考虑到当前城市道路的主要交叉路口都装有监控摄像头，因此本方法采用视频车流量检测技术，借助路口已安装的摄像头，运用图像处理算法得到车流量信息。图像处理功能在一块专门设计的数字图像处理（DSP）电路板上完成，它接收路口视频信号，进行图像处理，得到车流量信息，并 传送给微处理器。 

图像处理时，首先识别出交通灯一个信号周期内通过路口各个方向的车辆数目和车型；其次，根据大型车和小型车的长度比，折算出等效的小型汽车数目；最后，将该数目除以路口该方向的车道数，得到该方向每股车道的车流量n_i。 

3、信号配时自动调整方法 

以最具普遍性的十字型平面交叉口为例，记路口的两个方向分别为x和y，设交通信号灯的信号周期为t，含四个相位，分别为x方向直行、x方向左拐、y方向直行、y方向左拐，其相位时长分别为t₁、t₂、t₃和t₄，则 

t=t₁+t₂+t₃+t₄

各相位期间单个车道平均通过的交通流量数分别为n₁、n₂、n₃和n₄，定义绿灯利用率η为单个车道通过的交通流量与绿灯时长之比，则各绿灯相位的绿灯时长利用率分别为 

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&eta;}}_1=\frac{n_1}{t_1}\\ {\mathrm{\&eta;}}_2=\frac{n_2}{t_2}\\ {\mathrm{\&eta;}}_3=\frac{n_3}{t_3}\\ {\mathrm{\&eta;}}_4=\frac{n_4}{t_4}\end{array}\right.$

路口的绿灯时长平均利用率为 

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{n}_i}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i}$

一般情况下，上述个利用率并不相等，即 

${\mathrm{\&eta;}}_1\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_2\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_3\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_4\&NotEqual;\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}$

本方法通过动态调节上述t_i,(i=1,2,3,4)达到使η_i,(i=1,2,3,4)与n_i,(i=1,2,3,4)按相同的趋势增加或减小的目的。记一个信号周期结束时，测得的该信号周期期间交通参数为t_i,(i=1,2,3,4)和则下一信号周期各相位的信号时长基本值t_i',(i=1,2,3,4)为 

$\left\{\begin{array}{c}{t\&prime;}_{1=\frac{n_1}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}}\\ {t\text{'}}_2=\frac{n_2}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\\ {t\text{'}}_3=\frac{n_3}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\\ {t\text{'}}_4=\frac{{\mathrm{\&eta;}}_4}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\end{array}\right.$

显然，t_i'和t_i之间的关系满足 

$\mathrm{\&Sigma;}{t\text{'}}_i=\mathrm{\&Sigma;}\frac{n_i}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}=\frac{\mathrm{\&Sigma;}{n}_i}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}=\mathrm{\&Sigma;}{t}_i$

根据路口的实际情况，各相位相应有一个最小绿灯时间，记为t_gmin，根据上述t_i'和t_gmin的比较结果，下一信号周期各信号时长的设置分两种情况考虑。 

（1）t_i'3t_gmin,(i=1,2,3,4) 

此时，取t_i'为下一信号周期各相位的信号时长，显然，新的信号周期时间保持不变，而各相位的绿灯利用率预期值相同，均为

（2）至少存在一相j,j∈{1,2,3,4}，满足t'_j<t_gmin

此时，确定新配时时长的基本思路时将小于t_gmin的t_i'值调整为t_gmin，其“借用”的时间均匀地分摊到其它相位。为此，首先将t_i'(i=1,2,3,4)按由小到大排序，新的序列记为s_i，根据s_i与t_gmin的关系，进行相应的调整。 

综合上述（1）和（2）的情况，对应于一个信号周期的信号配时算法整体流程如图2所示。 

4、信号配时自动调整算法的实现 

信号配时自动调整算法涉及到的运算主要和累加和除法，并需要使用多个定时器；用于实现算法的时间与信号灯的一个信号周期相当，一般在数十秒至一百秒左右，十分充裕。自动调整算法由微处理器实现，另外，显示驱动、I/O接口也需要微处理器来管理（见图1），因而，微处理器选用速度不高、但外设资源丰富、可靠性高的产品。 

现场实施步骤

按所述原理设计好交通灯控制器后，其现场安装简单，仅需在路边安装交通信号灯控制器的位置更换新的控制机，连接路口的视频监控信号至控制机，连接控制机的输出信号至信号灯，设置初始参数，就可以开始运行了，如图3所示。 

所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。 

说明书附图说明

图1智能交通灯控制系统框架结构图 

图2对应于一个信号周期的信号配时自动调整方法 

图3现场安装实施流程图 

图4绿灯利用率比较 

图5路口各相位的来流车辆以及排队等候车辆数的比较 

实施例

根据上述方法，在计算机上进行了相应仿真。仿真考虑了含四个信号相位的路口，分别记为A、B、C和D，来流车辆按泊松分布随机产生，仿真共进行了50个信号周期。 

图4是路口总的绿灯利用率比较，绿灯利用率对应于公式（3）中的。可见，采用本方法后，其绿灯利用率得到了提高。 

图5是路口各相位的来流车辆以及排队等候车辆数的比较。由图可见，在未采用本方法时（即定时配时方案），路口B和路口D的排队车辆持续增加，形成拥堵，而A相和C相则来流车辆少，绿灯通行时间未得到充分利用；采用本方法后，路口B和路口D的排队车辆数基本没有了，路口A和路口C偶尔有车辆排队等候，但随即就消失。可见，采用本方法后，可有效动态识别路口的流量状况，自动调节信号配时，减小拥堵。 

成本和效益估计

（一）、成本 

以一个路口为例，实施本方法需要的改造投入仅仅是更换交通信号灯控制机，同时将路口的摄像头视频信号传送到交通灯控制机，总体投入可控制在数千元人民币以内。 

（二）、效益 

其效益主要体现在车辆通过路口期间油耗的降低（经济效益）、尾气排放的减少（环境效益）、出行效率的提高和相应的驾驶人不良心理情绪减少带来的交通安全系数提升（社会效益）。其中社会效益难以给出准确的评估，这里仅对经济效益和环境效益作一个粗略的计算。 

1、经济效益 

经济效益来源于节省了的车辆油耗，这与路口的交通流量有关。路口的交通流量受道路宽度、交通时间段等因素的影响，如表1所示。将表中主要道路和次要道路的12h交通流量相加，可得到路口的12h交通流量。考虑到夜晚的交通流量比白天少很多，这里取夜晚12h的交通流量为白天的10%，因此，24h交通流量由12h交通流量乘以系数1.1得到，由此可进一步计算得到24h交通流量的平均值为16579，如表2所示。 

表1交叉口交通流量标准 

表2交叉口24h交通流量标准 

安装智能交通灯控制器后，若每辆车在路口的平均等待时间减少了5秒，一个路口每天的交通流量按16579辆计，则折合总时间为82895秒。取车辆停车等待期间的油耗为0.8升/小时，则每天节约的燃油约为18.4升，每年约6716升。以93号汽油7.94元/升的价格计算（2013年3月份南通的价格），折合人民币53325.04元，单从直接经济效益看，已经足够弥补该路口的改造费用了。 

2、环境效益 

汽油的碳排放系数为2.361kgCO₂/L，根据前面的计算结果，一个路口一年节省的燃油约为6716升，减少的碳排放量相应为3.361×6716＝22.57（吨），若推广到一个大型城市，或者全国，其数量巨大，环境效益十分显著。 

参考文献 

[1]央视.专家称中国15座城市交通拥堵每天损失10亿元[EB/OL].http://news.xinhuanet.com/fortune/2012-08/23/c_123621201.htm,2013-03-23. 

[2]温志达,梁桂荣,陈碧铭,高素萍.基于车流量的智能交通灯控制系统[J].自动化技术与应用,2009,28(6):115-118. 

[3]马鸿文,陈松立,陈治国,李剑.一种新型无线十字路口交通灯智能动态感应控制系统[J].微计算机应用,2009,30(4):62-66. 

[4]张文溥.道路交通检测[M].北京：人民交通出版社，2010. 

[5]徐建闽.交通管理与控制[M].北京:人民交通出版社，2007.105-106. 

[6]江苏环境监测网[EB/OL].http://www.jsem.net.cn/jshjjc/InfoDetail/?InfoID=b628bcc8-62ac-483d-b88f-f6c63f838de5&CategoryNum=026007,2013-03-26。

Claims (6)

1.一种智能交通灯控制系统，包括监控摄像头（1）、交通信号灯和倒计时灯（2），其特征在于：所述系统还包括路口车流量检测微处理器（3）、交通信号配时自动调整计算微处理器（4）、显示驱动模块（5）、数字图像处理器（6）、I/O接口（7）：

监控摄像头（1）将获得的视频发送至数字图像处理器（6），数字图像处理器（6）进行图像处理后将处理结果输出至路口车流量检测微处理器（3），所述路口车流量检测微处理器（3）经过处理得到车流量信息并传送给交通信号配时自动调整计算微处理器（4），所述交通信号配时自动调整计算微处理器（4）经过处理得到信号配时结果后，调用I/O接口（7）与显示驱动模块（5），将信号配时结果输出至交通信号灯和倒计时灯（2）。

2.一种如权利要求1所述的智能交通灯控制系统，其特征在于：

所述路口车流量检测微处理器（3）采用如下步骤得到车流量信息：

A)识别出交通灯一个信号周期内通过路口各个方向的车辆数目和车型；

B)根据大型车和小型车的长度比，折算出等效的小型汽车数目；

C)将该数目除以路口该方向的车道数，得到该方向每股车道的车流量n_i。

3.一种如权利要求1或2所述的智能交通灯控制系统，其特征在于：

所述交通信号配时自动调整计算微处理器（4）采用如下方法调整红绿灯的信号配时：

A)记路口的两个方向分别为x和y，设交通信号灯的信号周期为t，含四个相位，分别为x方向直行、x方向左拐、y方向直行、y方向左拐，其相位时长分别为t₁、t₂、t₃和t₄，则得到式（1）：

t=t₁+t₂+t₃+t₄   (1)

B）设各相位期间单个车道平均通过的交通流量数分别为n₁、n₂、n₃和n₄，定义绿灯利用率η为单个车道通过的交通流量与绿灯时长之比，则各绿灯相位的绿灯时长利用率分别为

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&eta;}}_1=\frac{n_1}{t_1}\\ {\mathrm{\&eta;}}_2=\frac{n_2}{t_2}\\ {\mathrm{\&eta;}}_3=\frac{n_3}{t_3}\\ {\mathrm{\&eta;}}_4=\frac{n_4}{t_4}\end{array}\right.$    (2)

路口的绿灯时长平均利用率为

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{n}_i}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i}$    (3)

一般情况下，上述个利用率并不相等，即

${\mathrm{\&eta;}}_1\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_2\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_3\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_4\&NotEqual;\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}$    (4)

C)记一个信号周期结束时，测得的该信号周期期间交通参数为t_i,(i=1,2,3,4)和则下一信号周期各相位的信号时长基本值t_i',(i=1,2,3,4)为

$\left\{\begin{array}{c}{t\&prime;}_{1=\frac{n_1}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}}\\ {t\text{'}}_2=\frac{n_2}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\\ {t\text{'}}_3=\frac{n_3}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\\ {t\text{'}}_4=\frac{{\mathrm{\&eta;}}_4}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\end{array}\right.$    (5)

t_i'和t_i之间的关系满足

$\mathrm{\&Sigma;}{t\text{'}}_i=\mathrm{\&Sigma;}\frac{n_i}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}=\frac{\mathrm{\&Sigma;}{n}_i}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}=\mathrm{\&Sigma;}{t}_i$    (6)

D)根据路口的实际情况，各相位相应有一个最小绿灯时间，记为t_gmin，根据上述t_i'和t_gmin的比较结果，下一信号周期各信号时长的设置分两种情况考虑：

（1）t_i'3t_gmin,(i=1,2,3,4)

取t_i'为下一信号周期各相位的信号时长，新的信号周期时间保持不变，而各相位的绿灯利用率预期值相同，均为

（2）至少存在一相j,j∈{1,2,3,4}，满足t'_j<t_gmin

将小于t_gmin的t_i'值调整为t_gmin，其借用的时间均匀地分摊到其它相位，为此，首先将t_i'(i=1,2,3,4)按由小到大排序，新的序列记为s_i，根据s_i与t_gmin的关系，进行相应的调整。

4.一种智能交通灯控制方法，其特征在于：包括监控摄像头（1）、交通信号灯和倒计时灯（2），所述系统还包括路口车流量检测微处理器（3）、交通信号配时自动调整计算微处理器（4）、显示驱动模块（5）、数字图像处理器（6）、I/O接口（7）：

监控摄像头（1）将获得的视频发送至数字图像处理器（6），数字图像处理器（6）进行图像处理后将处理结果输出至路口车流量检测微处理器（3），所述路口车流量检测微处理器（3）经过处理得到车流量信息并传送给交通信号配时自动调整计算微处理器（4），所述交通信号配时自动调整计算微处理器（4）经过处理得到信号配时结果后，调用I/O接口（7）与显示驱动模块（5），将信号配时结果输出至交通信号灯和倒计时灯（2）。

5.一种如权利要求4所述的智能交通灯控制方法，其特征在于：

所述路口车流量检测微处理器（3）采用如下步骤得到车流量信息：

A)识别出交通灯一个信号周期内通过路口各个方向的车辆数目和车型；

B)根据大型车和小型车的长度比，折算出等效的小型汽车数目；

C)将该数目除以路口该方向的车道数，得到该方向每股车道的车流量n_i。

6.一种如权利要求4或5所述的智能交通灯控制方法，其特征在于：

所述交通信号配时自动调整计算微处理器（4）采用如下方法调整红绿灯的信号配时：

A)记路口的两个方向分别为x和y，设交通信号灯的信号周期为t，含四个相位，分别为x方向直行、x方向左拐、y方向直行、y方向左拐，其相位时长分别为t₁、t₂、t₃和t₄，则得到式（1）：

t=t₁+t₂+t₃+t₄   (1)

B）设各相位期间单个车道平均通过的交通流量数分别为n₁、n₂、n₃和n₄，定义绿灯利用率η为单个车道通过的交通流量与绿灯时长之比，则各绿灯相位的绿灯时长利用率分别为

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&eta;}}_1=\frac{n_1}{t_1}\\ {\mathrm{\&eta;}}_2=\frac{n_2}{t_2}\\ {\mathrm{\&eta;}}_3=\frac{n_3}{t_3}\\ {\mathrm{\&eta;}}_4=\frac{n_4}{t_4}\end{array}\right.$    (2)

路口的绿灯时长平均利用率为

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{n}_i}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{t}_i}$    (3)

一般情况下，上述个利用率并不相等，即

${\mathrm{\&eta;}}_1\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_2\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_3\&NotEqual;{\mathrm{\&eta;}}_4\&NotEqual;\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}$    (4)

C)记一个信号周期结束时，测得的该信号周期期间交通参数为t_i,(i=1,2,3,4)和则下一信号周期各相位的信号时长基本值t_i',(i=1,2,3,4)为

$\left\{\begin{array}{c}{t\&prime;}_{1=\frac{n_1}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}}\\ {t\text{'}}_2=\frac{n_2}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\\ {t\text{'}}_3=\frac{n_3}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\\ {t\text{'}}_4=\frac{{\mathrm{\&eta;}}_4}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}\end{array}\right.$    (5)

t_i'和t_i之间的关系满足

$\mathrm{\&Sigma;}{t\text{'}}_i=\mathrm{\&Sigma;}\frac{n_i}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}=\frac{\mathrm{\&Sigma;}{n}_i}{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&eta;}}}=\mathrm{\&Sigma;}{t}_i$    (6)

D)根据路口的实际情况，各相位相应有一个最小绿灯时间，记为t_gmin，根据上述t_i'和t_gmin的比较结果，下一信号周期各信号时长的设置分两种情况考虑：

（1）t_i'3t_gmin,(i=1,2,3,4)

取t_i'为下一信号周期各相位的信号时长，新的信号周期时间保持不变，而各相位的绿灯利用率预期值相同，均为

（2）至少存在一相j,j∈{1,2,3,4}，满足t'_j<t_gmin

将小于t_gmin的t_i'值调整为t_gmin，其借用的时间均匀地分摊到其它相位，为此，首先将t_i'(i=1,2,3,4)按由小到大排序，新的序列记为s_i，根据s_i与t_gmin的关系，进行相应的调整。