專利名稱：一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交通信號控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法。
背景技術(shù)：
為了解決日益嚴(yán)重的城市交通擁堵問題，城市交通的管理者和相關(guān)研究者提出了很多種解決方法，其中最直接的方法就是通過在城市中修建完善更多的道路來解決問題。 可是，由于城市空間容量的限制，這種方法在現(xiàn)代城市中越來越難以適用了。隨著信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)綜合技術(shù)等多種技術(shù)的發(fā)展，智能交通控制技術(shù)越來越受到城市管理者的重視，并在不少城市取得了很多有益的成果。而對于智能交通控制技術(shù)，交叉路口的交通信號控制則是其中重要的一環(huán)。
根據(jù)控制方法實(shí)時性的不同，交通信號控制方法可以劃分為定時控制方法和自適應(yīng)控制方法，這兩種方法又可以根據(jù)控制區(qū)域細(xì)分為單路口信號控制方法、干線交通信號控制方法和區(qū)域交通信號控制方法。不論是哪種交通信號控制方法，最終的優(yōu)化結(jié)果只有周期、綠信比和相位差(單路口信號控制不需要優(yōu)化相位差)三個參數(shù)，通過這三個參數(shù)對各個交叉口的交通信號燈進(jìn)行配置就可以實(shí)現(xiàn)交叉路口的交通信號控制。在交通信號控制領(lǐng)域，單路口信號控制方法和干線交通信號控制方法的各項技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而區(qū)域交通信號控制則還有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展空間。
目前比較著名的區(qū)域交通信號控制方法有TRANSYT (Traffic Network Study Tool :交通網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)工具系統(tǒng))、SCOOT (Split, Cycle and Offset Optimization Technique :綠信比、周期和相位差優(yōu)化技術(shù))和 SCATS (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System:悉尼協(xié)調(diào)自適應(yīng)交通系統(tǒng))。TRANSYT是一種定時控制系統(tǒng)，SC00T是基于TRANSYT模型的交通自適應(yīng)控制方法，而SCATS則是一種沒有建立交通模型的實(shí)時自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)。
上述方法都是由國外發(fā)達(dá)國家的研究機(jī)構(gòu)提出的，應(yīng)用于國外成熟的道路交通設(shè)施會有良好的控制效果。但是，由于我國城市還在發(fā)展當(dāng)中，城市的道路交通設(shè)施及交通法規(guī)也還大多處于發(fā)展完善的過程中，無論是道路狀況還是實(shí)際復(fù)雜的混合交通流都與國外存在很大的差異，不能滿足這些方法良好運(yùn)行所需要的比較嚴(yán)苛的交通條件，這些方法不能很好地適應(yīng)我國城市的交通現(xiàn)狀。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中區(qū)域交通控制方法不適應(yīng)我國城市道路交通設(shè)施現(xiàn)狀的問題，提供了一種能夠適應(yīng)我國城市道路交通設(shè)施現(xiàn)狀的，解決城市中存在的不均衡交通流的合理優(yōu)化問題，同時提高區(qū)域交通信號配時優(yōu)化的效率的基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，所述區(qū)域為一個包括若干連續(xù)相鄰交叉口的城市道路交通區(qū)域，該方法包括以下步驟
a.根據(jù)交通流量數(shù)據(jù)確定區(qū)域內(nèi)某一交叉口為關(guān)鍵交叉口，并以關(guān)鍵交叉口為基準(zhǔn)，確定區(qū)域內(nèi)由若干連續(xù)交叉口組成的主干道；
b.預(yù)先設(shè)定若干交叉口四相位配置方案，根據(jù)交叉口的特征對區(qū)域內(nèi)各交叉口分別選用不同的配置方案；
c.依次對區(qū)域內(nèi)主干道和非主干道交叉口進(jìn)行相位差優(yōu)化，根據(jù)干線相位差優(yōu)化的方法依次計算出相鄰的主干道交叉口之鄰的相位差和區(qū)域內(nèi)相鄰非主干道交叉口之間的相位差；
d.根據(jù)區(qū)域內(nèi)交叉口相位差優(yōu)化先后順序以及各交叉口配置的相位方案，依次確定各個交叉口的相位綠燈啟動時間，完成區(qū)域交通信號配時。
本發(fā)明將復(fù)雜的區(qū)域交通面控系統(tǒng)的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為線控系統(tǒng)的優(yōu)化問題，降低了區(qū)域交通信號優(yōu)化過程的復(fù)雜度，大幅提高區(qū)域交通信號控制的效率；本發(fā)明重點(diǎn)考慮了區(qū)域中交通流量較大的主干道，主次分明的優(yōu)化順序使得整個區(qū)域交通能夠得到更為優(yōu)越的控制效果。
作為一種優(yōu)選方案，相鄰的主干道交叉口之間的相位差和區(qū)域內(nèi)相鄰非主干道交叉口之間的相位差通過供
權(quán)利要求
1.一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，所述區(qū)域為一個包括若干連續(xù)相鄰交叉口的城市道路交通區(qū)域，其特征在于該方法包括以下步驟 a.根據(jù)交通流量數(shù)據(jù)確定區(qū)域內(nèi)某一交叉口為關(guān)鍵交叉口，并以關(guān)鍵交叉口為基準(zhǔn)，確定區(qū)域內(nèi)由若干連續(xù)交叉口組成的主干道； b.預(yù)先設(shè)定若干交叉口四相位配置方案，根據(jù)交叉口的特征對區(qū)域內(nèi)各交叉口分別選用不同的配置方案； c.依次對區(qū)域內(nèi)主干道和非主干道交叉口進(jìn)行相位差優(yōu)化，根據(jù)干線相位差優(yōu)化的方法依次計算出相鄰的主干道交叉口之間的相位差和區(qū)域內(nèi)相鄰非主干道交叉口之間的相位差； d.根據(jù)區(qū)域內(nèi)交叉口相位差優(yōu)化先后順序以及各交叉口配置的相位方案，依次確定各個交叉口的相位綠燈啟動時間，完成區(qū)域交通信號配時。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，其特征是相鄰的主干道交叉口之間的相位差和區(qū)域內(nèi)相鄰非主干道交叉口之間的相位差通過 —^vx(Py T =K ==計算得出，其中為兩個相鄰交叉口 X和交叉口 y之間的相對相位’V(0 y,xy,x差， 為從交叉口 x到相鄰交叉口 y行程的時間平均值，Sy，xS相應(yīng)的兩個相鄰交叉口之間的距離,Vj '為車輛從交叉口 X到相鄰交叉口 I之間的平均行駛速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，其特征是所述確定區(qū)域內(nèi)主干道的步驟包括 1).根據(jù)區(qū)域內(nèi)各個交叉口的交通流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確定其中流量最大的交叉口為關(guān)鍵交叉口 iB1，并建立主干道交叉口集合，將該關(guān)鍵交叉口加入到主干道交叉口集合中UbJ ； 2).根據(jù)關(guān)鍵交叉口四個方向上的路段入口流量，找出流量最大的支路，把該流量最大的支路的上游相鄰交叉口標(biāo)記為從屬關(guān)鍵交叉口 iBi并加入到主干道交叉口集合UB1，…，iBi}，根據(jù)最新標(biāo)記的從屬關(guān)鍵交叉口 iBi剩余三個方向上的入口路段流量，找出流量最大的支路并把該支路的上游相鄰交叉口標(biāo)記為新的從屬關(guān)鍵交叉口 iBi+1并加入到主干道交叉口集合{iB1，…，iBi，iBi+1}，遍歷重復(fù)上述過程直至新的從屬關(guān)鍵交叉口到達(dá)區(qū)域的邊界出口 ； 3).在關(guān)鍵交叉口上找出入口流量次大的支路，把該流量次大的支路的上游相鄰交叉口標(biāo)記為從屬關(guān)鍵交叉口 IBi并加入到主干道交叉口集合{IB1，…，IBi}，根據(jù)最新標(biāo)記的從屬關(guān)鍵交叉口 IBi剩余三個方向上的入口路段流量，找出流量最大的支路IBi+1并把該支路的上游相鄰交叉口標(biāo)記為新的從屬關(guān)鍵交叉口并加入到主干道交叉口集合{IB1，…，IBi，IBi+1}，遍歷重復(fù)上述過程直至新的從屬關(guān)鍵交叉口到達(dá)區(qū)域的邊界出口 ； 4).主干道交叉口集合{IB1，…，IBi，.. . , IbnI遍歷區(qū)域的主干道，其中N為主干道包含的交叉口總數(shù)，將主干道上所有交叉口 {IB1，. . ，IBi，. . .，IBN}按先后順序依次編號，對于在步驟2)中標(biāo)記的從屬關(guān)鍵交叉口按后進(jìn)先出原則編號，即最后標(biāo)記的從屬關(guān)鍵交叉口編號為I1，直到關(guān)鍵交叉口，對于在步驟3)中標(biāo)記的從屬關(guān)鍵交叉口則按先進(jìn)先出原則編號，即最后標(biāo)記的從屬關(guān)鍵交叉口編號為In經(jīng)上述交叉口編號后主干道可表示為U1, I2,工3， ，°
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，其特征是所述路段流量是由所在路段方向上交叉口相應(yīng)支路入口流量均值計算得出，即 I "L) = Sh，其中P為路段上交叉口的數(shù)目，I為所在路段方向上第i個交叉口相應(yīng)支路 P /=1的入口流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，其特征是交叉口四相位配置方案包括標(biāo)準(zhǔn)的四相位配置方案、西南轉(zhuǎn)向的四相位配置方案、西北轉(zhuǎn)向的四相位配置方案、東北轉(zhuǎn)向的四相位配置方案和東南轉(zhuǎn)向的四相位配置方案，將區(qū)域內(nèi)非主干道交叉口和主干道上直行的交叉口采用標(biāo)準(zhǔn)的四相位配置，將主干道上存在轉(zhuǎn)向的交叉口根據(jù)轉(zhuǎn)向分別采用對應(yīng)的轉(zhuǎn)向的四相位配置方案。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，其特征是對區(qū)域內(nèi)主干道和非主干道交叉口進(jìn)行相位差優(yōu)化的步驟為 1).對主干道交叉口進(jìn)行相位差優(yōu)化，根據(jù)干線相位差優(yōu)化的方法，由主干道第一個交叉口開始，依次計算兩個相鄰主干道交叉口之間的相位差，直到主干道最后一個交叉口 ； 2).對主干道外交叉口進(jìn)行相位差優(yōu)化，由主干道第一個交叉口開始，遍歷與主干道第一個交叉口相鄰的非主干道交叉口，計算主干道第一個交叉口與非主干道交叉口之間的相位差，然后對主干道下一個交叉口相鄰的所有非主干道交叉口重復(fù)相同的計算，直到主干道最后一個交叉口； 3).若上一步驟結(jié)束仍然有非主干道交叉口沒有參與相位差優(yōu)化，則從最先經(jīng)歷相位差優(yōu)化的非主干道交叉口開始，繼續(xù)遍歷與其相鄰的所有非主干道交叉口，直到區(qū)域內(nèi)所有非主干道交叉口優(yōu)化完畢，所有非主干道交叉口均按其參加優(yōu)化計算的順序編號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，其特征是主干道交叉口相位差優(yōu)化為只對主干道所在協(xié)調(diào)方向進(jìn)行相位差優(yōu)化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，其特征是將經(jīng)過相位差優(yōu)化的交叉口標(biāo)記為Is，若后續(xù)計算中涉及的相鄰的兩個交叉口均被標(biāo)記為Is，跳過對該相鄰交叉口的相位差優(yōu)化計算。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法，其特征是各個交叉口的綠燈啟動時間確定的步驟包括 1).調(diào)整主干道各交叉口的相位方案，使得沿著主干道的協(xié)調(diào)方向的相位設(shè)定為第一相位，設(shè)定主干道第一個交叉口第一相位的信號燈綠燈啟動時間，并根據(jù)該交叉口的相位順序和各相位綠燈持續(xù)時間計算出其他幾個相位綠燈的啟動時間； 2).沿著主干道方向，依此計算下一交叉口第一個相位的啟動時間，即 I =tx,l + iPy^x，其中I1和ty,i分別表示上下相鄰兩個交叉口的第一相位綠燈啟動時間，并根據(jù)該第一相位的綠燈啟動時間計算出該交叉口其他幾個相位綠燈的啟動時間，重復(fù)操作直到主干道最后一個交叉口； 3).對于非主干道交叉口，按照進(jìn)行相位差優(yōu)化的順序，根據(jù)已經(jīng)確定信號燈啟動時間的交叉口的第一相位綠燈啟動時間計算出其相鄰非主干道交叉口相位綠燈啟動時間，即ty，j - t (py x，其中X和y表示相鄰的交叉口，tx,k為交叉口 X的第k個相位的綠燈啟動時間，tyjJ為鄰交叉口 I的第j個相位綠燈啟動時間，X交叉口第k個相位和y交叉口的第j個相位是同一方向上相位差優(yōu)化的協(xié)調(diào)相位，下一相鄰交叉口 I的第一相位的綠燈啟動時間可根據(jù)ty>1 = ty,j-A ty計算得到，其中A ty為相鄰交叉口 y第一相位與第j相位之間的時間差，同理依次計算出剩余各個非主干道交叉口的第一相位的綠燈啟動時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于主干道協(xié)調(diào)優(yōu)先的區(qū)域交通信號控制方法。解決現(xiàn)有技術(shù)中區(qū)域交通控制方法不適應(yīng)我國城市道路交通設(shè)施現(xiàn)狀的問題。其包括以下步驟確定區(qū)域內(nèi)主干道；根據(jù)交叉口的特征對區(qū)域內(nèi)各交叉口分別選用不同的相位配置方案；依次對區(qū)域內(nèi)主干道和非主干道交叉口進(jìn)行相位差優(yōu)化；依次確定各個交叉口的相位綠燈啟動時間，完成區(qū)域交通信號配時。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是將復(fù)雜的區(qū)域交通面控系統(tǒng)的優(yōu)化轉(zhuǎn)化為線控系統(tǒng)的優(yōu)化，降低了區(qū)域交通信號優(yōu)化的復(fù)雜度，大幅提高區(qū)域交通信號控制的效率；重點(diǎn)考慮了區(qū)域中交通流量較大的主干道，主次分明的優(yōu)化順序使得整個區(qū)域交通能夠得到更優(yōu)的控制效果。
文檔編號G08G1/081GK102982688SQ20121030242
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者章如峰, 魏勇, 楊永耀, 張伯立, 吳維敏, 沈國江, 吳昊旻 申請人:浙江浙大中控信息技術(shù)有限公司