CN109841068B

CN109841068B - 基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法

Info

Publication number: CN109841068B
Application number: CN201910243670.9A
Authority: CN
Inventors: 李万彪; 程华镇; 陈宁宁; 林科; 潘秋碧; 洪波; 朱志威; 陈国亮
Original assignee: Guangdong Zhenye Uctrl Technology Corp ltd
Current assignee: Guangdong Zhenye Uctrl Technology Corp ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: CN109841068A

Abstract

本发明公开了基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法，其方法步骤为：步骤一：获取交通流冲突点的占有率值；步骤二：计算各交通流向有效利用绿灯时间；步骤三：计算目前信控方案下各流向所分配的绿灯时间；步骤四：计算各相位的无效绿灯时间；步骤五：根据控制目标优化各相位的绿灯时间利用率；步骤六：形成新的信控方案。本发明有益效果：本发明可以根据路口中心处交通流冲突点的占有率情况，分析计算出各流向的绿灯使用情况，并以此为依据，对信号控制方案中各相位的绿灯时间进行优化，提高相位绿灯时间的利用率，减少空放，降低路口的交通延误。

Description

基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法

技术领域

本发明涉及城市道路交通信号控制领域，尤其是基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法。

背景技术

要实现道路交叉口交通信号控制方案的动态调整，目前技术主要通过实时获取该路口各个进口的交通流需求，根据路口各个进口的交通量需求，结合路口交通信号控制的目标(如各进口均衡延误、东西向交通流车辆停车排队次数不超过1次等)，分配给各进口符合预先设定控制目标的绿灯时间。

目前技术通过对各进口的交通流进行检测，可以获取路口各个进口的交通流需求，例如检测各进口车道交通流的流量、排队长度、饱和度、占有率等数值，根据各进口的交通流参数数值，分配各进口的绿信比。因为路口空间分布的缘故，这种方法，需要对路口的各个进口布设检测设备，以一个标准的十字路口为例，需要对四个进口各布设一套检测设备采集进口的交通流参数，检测设备的建设投入较大。

因此，对于上述问题有必要提出基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法。

发明内容

本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供了基于路口中心处交通流冲突点占有率检测数值，确定该路口交通信号控制方案参数，对该路口进行动态交通信号控制的方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法，其方法步骤为：步骤一：获取交通流冲突点的占有率值；步骤二：计算各交通流向有效利用绿灯时间；步骤三：计算目前信控方案下各流向所分配的绿灯时间；步骤四：计算各相位的无效绿灯时间；步骤五：根据控制目标优化各相位的绿灯时间利用率；步骤六：形成新的信控方案。

其中步骤一：在十字路口，有东北西南四个进口，每个进口有左转、直行两股交通流(右转交通流不会产生冲突，忽略)，交通流编号分别记为F1～F8，各交通流在路口中心处会与其它交通流发生冲突，如F2与F8，这两股交通流发生冲突的点位记为C28，以此类推，在路口中心处的各交通流冲突点标记为C28、C18、C38、C68、C24、C47、C45、C46、C23、C25、C16、C67共12个(注意，在路口中心处的C13、C17、C35、C37也是交通流冲突点，前面12个冲突点已可满足计算所需数据，这4个冲突点的数据可以不采集)；

在12个交通流冲突点位置上布设地感线圈或地磁感应检测设备，获取交通流冲突点的时间占有率值。取一段时间作为统计区间，从检测设备中，获取各交通流冲突点在这5分钟内，冲突点位状态为被占有(被占有即表示有车经过该点位)的时间值，记为T28、T18、T38、T68、T24、T47、T45、T46、T23、T25、T16、T67；

其中步骤二的冲突点占有率值是由相互产生冲突的两股交通流在统计时间段内经过冲突点时的占有时间相加而得，如T28是由F2及F8两股交通流经过冲突点时的占有时间合计值，设T2为F2在统计时间段内经过冲突点时的占有时间，则T2＝(T28-T38+T23)/2，T2表示的是在统计时间段内，F2流向有车行驶的时间，即F2流向在统计时间段内的有效利用绿灯时间。依次类推，可以计算得到T1～T8，即F1～F8各流向在统计时间段内的有效利用绿灯时间。

其中步骤三根据路口当前的信号控制方案，获取在统计时间段内，各信号相位的分配绿灯时间。当路口的信控方案为4相位，A相为东西直行对放(F2、F6两个流向)、B相为东西左转对放(F1、F5两个流向)、C相为南北直行对放(F4、F8两个流向)、D相为南北左转对放(F3、F7两个流向)。

当前信控方案的相位时间分别为A相35秒、B相25秒、C相35秒、D相25秒，各相位时间均含3秒绿闪及3秒黄灯时间。在指定的统计时间段内，可以得到各流向在该时间段内所分配的绿灯时间。

由相位时间及各相位中的流向构成，可以计算得到在统计时间段内，各流向所分配的绿灯时间(注：不含相位过渡间的黄灯时间)，记为TS1～TS8。由各流向分配的绿灯时间及各流向有效利用绿灯时间，可以计算得到各流向的无效绿灯时间，设各流向的无效绿灯时间为TW1～TW8，以F1流向为例，则TW1＝TS1-T1。

其中步骤四由相位中的流向构成，选取构成流向中无效时间较小的流向无效绿灯时间，作为该相位的无效绿灯时间。相位A由F2和F6构成，TW2>TW6，则相位A的无效绿灯时间＝TW6。相位的无效绿灯时间，表示该相位中没有完全利用所分配的相位绿灯时间，绿灯时间有富余，存在一定的空放。设PW为相位无效绿灯时间，可以计算得到PWa、PWb、PWc、PWd。

其中步骤五：当该路口的控制目标为各相位均衡延误，则对于目前相位中，无效绿灯时间高的相位，需要降低相位所分配的绿灯时间，提高绿灯利用率。所降低的绿灯时间，补贴到无效绿灯时间低的相位。相位绿灯时间的调整，采用小步微调的方式，绿灯时间微调值设为3秒、2秒、1秒。无效绿灯时间最多的相位，绿灯时间删减3秒，补贴到无效绿灯时间最少的相位。无效绿灯时间第二大的相位，绿灯时间删减2秒，补贴到无效绿灯时间第二小的相位，以此类推。

其中步骤六：各相位绿灯时间经过微调后，得到了新的信号控制方案，新的信控方案，在均衡延误的控制目标下，将绿灯时间富余的相位绿灯时间减少，补贴到无效绿灯时间更低的相位，实现各相位分配绿灯时间及实际利用率的均衡。

本发明有益效果：本发明可以根据路口中心处交通流冲突点的占有率情况，分析计算出各流向的绿灯使用情况，并以此为依据，对信号控制方案中各相位的绿灯时间进行优化，提高相位绿灯时间的利用率，减少空放，降低路口的交通延误。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的步骤流程框图；

图2是本发明的十字路口中心处交通流冲突点分布图；

图3是本发明的路口当前信控方案相位相序图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法，其方法步骤为：步骤一：获取交通流冲突点的占有率值；步骤二：计算各交通流向有效利用绿灯时间；步骤三：计算目前信控方案下各流向所分配的绿灯时间；步骤四：计算各相位的无效绿灯时间；步骤五：根据控制目标优化各相位的绿灯时间利用率；步骤六：形成新的信控方案。

其中步骤一：如图2所示在十字路口，有东北西南四个进口，每个进口有左转、直行两股交通流(右转交通流不会产生冲突，忽略)，交通流编号分别记为F1～F8。各交通流在路口中心处会与其它交通流发生冲突，如F2与F8，这两股交通流发生冲突的点位记为C28，以此类推，在路口中心处的各交通流冲突点标记为C28、C18、C38、C68、C24、C47、C45、C46、C23、C25、C16、C67共12个(注意，在路口中心处的C13、C17、C35、C37也是交通流冲突点，前面12个冲突点已可满足计算所需数据，这4个冲突点的数据可以不采集)；

在12个交通流冲突点位置上布设地感线圈或地磁感应检测设备，获取交通流冲突点的时间占有率值。取一段时间作为统计区间，从检测设备中，获取各交通流冲突点在这5分钟内，冲突点位状态为被占有(被占有即表示有车经过该点位)的时间值，记为T28、T18、T38、T68、T24、T47、T45、T46、T23、T25、T16、T67。

其中步骤三根据路口当前的信号控制方案，获取在统计时间段内，各信号相位的分配绿灯时间。如图3所示，当路口的信控方案为4相位，A相为东西直行对放(F2、F6两个流向)、B相为东西左转对放(F1、F5两个流向)、C相为南北直行对放(F4、F8两个流向)、D相为南北左转对放(F3、F7两个流向)。

实施例：

1、获取交通流冲突点的时间占有率值。

实施案例的信号控制方案周期为120秒，即2分钟，因此取6分钟为统计时间段(即统计3个信控周期内的数据情况)；获取在统计时间段内，路口中心处交通流冲突点的时间占有率值。以地感线圈为例，经过检测，如图2所示，获得C28、C18、C38、C68、C24、C47、C45、C46、C23、C25、C16、C67共计12个点的占有率值，如下表所示：

序号	冲突点位	时间占有率值(秒)
			1	C28	66
2	C18	45
			3	C38	36
4	C68	78
			5	C24	102
6	C47	87
			7	C45	90
8	C46	114
			9	C23	54
10	C25	72
			11	C16	75
12	C67	81

2、计算各交通流向有效利用绿灯时间。

由3个两两相关的交通流向形成的冲突点的时间占有率检测值，可以计算出各流向的有效利用绿灯时间。Ti＝(Cij-Cjk+Cik)/2。

序号	交通流向	有效利用绿灯时间(秒)
			1	F1	21
2	F2	42
			3	F3	12
4	F4	60
			5	F5	30
6	F6	54
			7	F7	27
8	F8	24

3、计算目前信控方案下各流向所分配的绿灯时间。

由目前信控方案中的相位时间，减去过渡黄闪时间，即为各相位的绿灯时间，由相位中的流向构成，可以得到各流向所分配的绿灯时间。

序号	相位	相位时间	相位绿灯时间	相位流向构成
					1	A	35	32	F2、F6
2	B	25	22	F1、F5
					3	C	35	32	F4、F8
4	D	25	22	F3、F7

统计时间段为6分钟，即3个信控周期，因此，在统计时间段内，各流向的分配绿灯时间如下表所示：

序号	流向	周期分配绿灯时间	统计时间段内流向分配绿灯时间
				1	F1	22	66
2	F2	32	96
				3	F3	22	66
4	F4	32	96
				5	F5	22	66
6	F6	32	96
				7	F7	22	66
8	F8	32	96

4、计算各相位的无效绿灯时间。

统计时间段内，各流向分配的绿灯时间减去有效利用绿灯时间，再减去车间距时间(及车队行进过程中，车车之间的空隙，默认为有效绿灯时间的三分之一)，即为各流向的无效绿灯时间。

序号	流向	分配绿灯时间	有效利用绿灯时间	车间距	无效绿灯时间
						1	F1	66	21	7	38
2	F2	96	42	14	40
						3	F3	66	12	4	50
4	F4	96	60	20	16
						5	F5	66	30	10	26
6	F6	96	54	18	24
						7	F7	66	27	9	30
8	F8	96	24	8	64

由相位中的流向构成，选取构成流向中无效时间较小的流向无效绿灯时间，作为该相位的无效绿灯时间。

序号	相位	相位流向构成	流向浪费绿灯时间	相位浪费绿灯时间
					1	A	F2、F6	40、24	24
2	B	F1、F5	38、26	26
					3	C	F4、F8	16、64	16
4	D	F3、F7	50、30	30

5、根据控制目标优化各相位的绿灯时间利用率。

根据均衡延误的控制目标，将浪费绿灯时间最多的D相的相位时间，移动3秒分配给浪费绿灯时间最少的C相，A相与B相的浪费绿灯时间基本一致，不用做调整。因此得到新的相位时间分配，生成了新的控制方案。

相位	相位时间	说明
			A	35	绿灯29秒、绿闪3秒、黄灯3秒
B	25	绿灯19秒、绿闪3秒、黄灯3秒
			C	38	绿灯32秒、绿闪3秒、黄灯3秒。绿灯较之前增加3秒。
D	22	绿灯16秒、绿闪3秒、黄灯3秒。绿灯较之前减少3秒。

本发明提出对路口中心处各流向交通流冲突点占有率进行检测，通过冲突点占有率数值推算出各流向在当前信控方案下的绿灯时间资源利用率，结合路口的交通信号控制目标，对信控方案进行动态调整，实现各流向绿灯时间资源的均衡，从而达到路口交通信号控制方案的动态优化。这种方法，只需要对路口中心处的交通流冲突点进行占有率检测，只需要建设一套检测设备，相比目前的技术方法，可以降低检测设备建设的投入。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法，其特征在于：其方法步骤为：

步骤一：获取交通流冲突点的占有率值；

步骤二：计算各交通流向有效利用绿灯时间；

步骤三：计算目前信控方案下各流向所分配的绿灯时间；

步骤四：计算各相位的无效绿灯时间；

步骤五：根据控制目标优化各相位的绿灯时间利用率；

步骤六：形成新的信控方案；

其中步骤一：在十字路口，有东北西南四个进口，每个进口有左转、直行两股交通流，交通流编号分别记为F1～F8；各交通流在路口中心处会与其它交通流发生冲突，F2与F8，这两股交通流发生冲突的点位记为C28，在路口中心处的各交通流冲突点标记为C28、C18、C38、C68、C24、C47、C45、C46、C23、C25、C16、C67共12个；

其中步骤二的冲突点占有率值是由相互产生冲突的两股交通流在统计时间段内经过冲突点时的占有时间相加而得,根据公式Ti＝(Tij-Tjk+Tik)/2,可以计算得到Tl～T8即F1～F8各流向在统计时间段内的有效利用绿灯时间,其中Tij、Tjk、Tik分别表示冲突点Cij、Cjik、Cik的时间占有率值,若T28是由F2及F8两股交通流经过冲突点时的占有时间合计值,设T2为F2在统计时间段内经过冲突点时的占有时间,则T2＝(T28-T38+T23)/2,T2表示的是在统计时间段内,F2流向有车行驶的时间,即F2流向在统计时间段内的有效利用绿灯时间；

在12个交通流冲突点位置上布设地感线圈或地磁感应检测设备，获取交通流冲突点的时间占有率值；取一段时间作为统计区间，从检测设备中，获取各交通流冲突点在5分钟内，冲突点位状态为被占有的时间值，记为T28、T18、T38、T68、T24、T47、T45、T46、T23、T25、T16、T67。

2.如权利要求1所述的基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法，其特征在于：其中步骤三根据路口当前的信号控制方案，获取在统计时间段内，各信号相位的分配绿灯时间；当路口的信控方案为4相位，A相为东西直行对放、B相为东西左转对放、C相为南北直行对放、D相为南北左转对放；

当前信控方案的相位时间分别为A相35秒、B相25秒、C相35秒、D相25秒，各相位时间均含3秒绿闪及3秒黄灯时间，在指定的统计时间段内，可以得到各流向在该时间段内所分配的绿灯时间；

由相位时间及各相位中的流向构成，可以计算得到在统计时间段内，各流向所分配的绿灯时间，记为TS1～TS8；由各流向分配的绿灯时间及各流向有效利用绿灯时间，可以计算得到各流向的无效绿灯时间，设各流向的无效绿灯时间为TW1～TW8，以F1流向为例，则TW1＝TS1-T1。

3.如权利要求2所述的基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法，其特征在于：其中步骤四的相位由流向构成，选取构成流向中无效时间较小的流向无效绿灯时间，作为该相位的无效绿灯时间，相位A由F2和F6构成，TW2>TW6，则相位A的无效绿灯时间＝TW6；相位的无效绿灯时间，表示该相位中没有完全利用所分配的相位绿灯时间，绿灯时间有富余，存在一定的空放；设PW为相位无效绿灯时间，可以计算得到PWa、PWb、PWc、PWd。

4.如权利要求1所述的基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法，其特征在于：其中步骤五：当该路口的控制目标为各相位均衡延误，则对于目前相位中，无效绿灯时间高的相位，需要降低相位所分配的绿灯时间，提高绿灯利用率；所降低的绿灯时间，补贴到无效绿灯时间低的相位；相位绿灯时间的调整，采用小步微调的方式，绿灯时间微调值设为3秒、2秒、1秒；无效绿灯时间最多的相位，绿灯时间删减3秒，补贴到无效绿灯时间最少的相位；无效绿灯时间第二大的相位，绿灯时间删减2秒，补贴到无效绿灯时间第二小的相位。

5.如权利要求1所述的基于路口中心处交通流冲突点占有率的交通信号控制方法，其特征在于：其中步骤六：各相位绿灯时间经过微调后，得到了新的信号控制方案，新的信控方案，在均衡延误的控制目标下，将绿灯时间富余的相位绿灯时间减少，补贴到无效绿灯时间更低的相位，实现各相位分配绿灯时间及实际利用率的均衡。