交通信號控制方法和交通信號控制的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于有向網(wǎng)絡(luò)的分散式交通信號控制方法，其中有向網(wǎng)絡(luò)包括多個交叉口，每個交叉路由具有與其連接的多個線路，多個線路包括一個或多個上游線路和一個或多個下游線路，該方法包括：基于與交叉口連接的所述一個或多個上游線路和所述一個或多個下游線路之間的當(dāng)前差分交通積壓來使交叉口的多個相位中的一個激活預(yù)定時間周期從而使有向網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化，每個相位在交叉口處提供交通信號的唯一組合以用于引導(dǎo)從所述一個或多個上游線路到所述一個或多個下游線路的交通。本發(fā)明還提供了相對應(yīng)的交通信號控制機、包括該交通信號控制機的交通控制系統(tǒng)、以及計算機可讀介質(zhì)，其中該計算機可讀介質(zhì)具有存儲在其中的計算機可讀代碼，該計算機可讀代碼用于指示計算機處理器以執(zhí)行分散式交通信號控制方法。
【專利說明】交通信號控制方法和交通信號控制機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交通信號控制方法和交通信號控制機，更為確切地，涉及一種分散式交通信號控制方法及相關(guān)交通信號控制機和交通控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]交通信號控制是影響城市交通系統(tǒng)的有效性的交通管理中的關(guān)鍵要素。多數(shù)大城市目前采用基于當(dāng)前交通狀況來調(diào)節(jié)交通信號燈的時機的自適應(yīng)交通信號控制系統(tǒng)。這種自適應(yīng)交通信號控制系統(tǒng)的例子有SCATS(悉尼自適應(yīng)交通控制系統(tǒng))和SCOOT(綠信比、周期、相位差優(yōu)化技術(shù))。
[0003]交通信號控制系統(tǒng)中的控制變量通常包括相位、周期長度、綠信比方案和相位差。相位表示在信號間隔期間同時接收路權(quán)的一個或多個交通流動的組合。周期長度是完成交通信號的一個完整的周期所需的時間。綠信比方案定義了在信號周期期間分配給每個相位的周期長度的百分比。相位差用于協(xié)調(diào)交通控制系統(tǒng)中以減少一系列交叉口處的頻繁停車。SCATS試圖平衡對于所有途徑的飽和度(DS)，S卩，效使用的綠燈時間和全部綠燈時間之t匕。SCATS采用啟發(fā)式方法用需要被調(diào)諧成實現(xiàn)這種目的的多種參數(shù)來計算周期時長。此夕卜，所有可能的綠信比方案必須被預(yù)先指定，并且必須使用表決方案來選擇綠信比方案以便獲得對于所有途徑大致相等的DS。
[0004]系統(tǒng)和控制理論最近也已被應(yīng)用于交通信號控制中?；趦?yōu)化的方法也被納入考慮范圍。然而，這些方法的主要缺陷中的一個在于可升級性問題。換言之，這種方法不能在很好地與道路網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模相支持的同時確保令人滿意的性能。
[0005]背壓路由(Backpressure routing)是一種主要應(yīng)用于通訊網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)。在該技術(shù)中，數(shù)據(jù)包可抵達網(wǎng)絡(luò)中的任一節(jié)點，并僅在抵達目的地節(jié)點時才能夠離開系統(tǒng)。然而，背壓路由無法被簡單地實施為交通信號控制。例如，背壓路由需要每個數(shù)據(jù)包的目的地信息，并對具有不同目的地的數(shù)據(jù)包進行不同的處理。然而，在交通信號控制中，無法基于其目的地來區(qū)分通過交叉口的相同方向上的車輛行駛并進行不同的控制。由此，背壓路由在交通信號控制中的實施需要假設(shè)所有車輛具有共同的目的地，而這顯然是不合理的。其次，背壓路由假設(shè)控制機具有網(wǎng)絡(luò)周圍的交通路由上的完全的控制權(quán)。而在交通信號控制中，控制機并不具有由每個司機選取的路線上的控制權(quán)。第三，背壓路由還假設(shè)網(wǎng)絡(luò)控制機具有在每個時隙期間發(fā)送有價值的數(shù)據(jù)的比率的控制權(quán)。然而，一旦相位被激活，交通信號控制機則不具有每個交通流的流量的控制權(quán)。
[0006]因此，需要提供一種尋求解決上述問題中的至少一個的交通信號控制方法和交通信號控制機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于有向網(wǎng)絡(luò)的分散式交通信號控制方法，其中有向網(wǎng)絡(luò)包括多個交叉口，每個交叉口具有與其連接的多個線路，線路包括一個或多個上游線路和一個或多個下游線路，該方法包括:基于與交叉口連接的所述一個或多個上游線路和所述一個或多個下游線路之間的當(dāng)前差分交通積壓來使交叉口的多個相位中的一個激活預(yù)定時間周期從而使有向網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化，每個相位在交叉口處提供交通信號的唯一組合以用于引導(dǎo)從所述一個或多個上游線路到所述一個或多個下游線路的交通。
[0008]優(yōu)選地，基于下游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況和上游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況之間的差異來確定每個當(dāng)前差分交通積壓。
[0009]當(dāng)前交通狀況可包括線路處的車輛排隊長度。
[0010]優(yōu)選地，所述激活多個相位中的一個是基于所述當(dāng)前差分交通積壓和通過交叉口的交通流量。
[0011]在本發(fā)明實施例中，基于交叉口處的當(dāng)前交通狀況與先驗?zāi)Ｐ突驍?shù)據(jù)的對比來確定通過交叉口的交通流量，以設(shè)定與當(dāng)前交通狀況對應(yīng)的預(yù)定流量。
[0012]在本發(fā)明另一實施例中，通過交叉口處的交通監(jiān)測系統(tǒng)來測量流量。
[0013]優(yōu)選地，該方法還包括:基于用于與交叉口連接的多個線路中的一個上游線路和一個下游線路的每個唯一組合的當(dāng)前差分交通積壓和交通流量的乘積來為每個相位確定參數(shù)。
[0014]優(yōu)選地，該方法還包括:確定具有最大值參數(shù)的一個或多個相位，其中，所述激活多個相位中的一個包括選擇具有最大值參數(shù)的所述一個或多個相位中的一個相位。
[0015]優(yōu)選地，上游線路是用于向交叉口提供交通流入的線路，下游線路是用于從交叉口接收交通流出的線路。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于有向網(wǎng)絡(luò)的交通信號控制機，其中該有向網(wǎng)絡(luò)包括多個交叉口，每個交叉口具有與其連接的多個線路，線路包括一個或多個上游線路和一個或多個下游線路，該控制機包括:控制單元，該控制單元基于與交叉口連接的所述一個或多個上游線路和所述一個或多個下游線路之間的當(dāng)前差分交通積壓來使交叉口的多個相位中的一個激活預(yù)定時間周期從而使有向網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化，每個相位在交叉口處提供一組交通信號以用于引導(dǎo)從所述一個或多個上游線路到所述一個或多個下游線路的交通。
[0017]優(yōu)選地，基于下游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況和上游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況之間的差異來確定每個當(dāng)前差分交通積壓。
[0018]當(dāng)前交通狀況可包括線路處的車輛排隊長度。
[0019]優(yōu)選地，控制單元可操作成基于所述當(dāng)前差分交通積壓和通過交叉口的交通流量來激活所述多個相位中的一個相位。
[0020]在本發(fā)明實施例中，基于交叉口處的當(dāng)前交通狀況與先驗?zāi)Ｐ突驍?shù)據(jù)的對比來確定通過交叉口的交通流量，以設(shè)定與當(dāng)前交通狀況對應(yīng)的預(yù)定流量。
[0021]在本發(fā)明另一個實施例中，通過交叉口處的交通監(jiān)測系統(tǒng)來測量流量。
[0022]優(yōu)選地，控制單元可操作成基于用于與交叉口連接的多個線路中的一個上游線路和一個下游線路的每個唯一組合的當(dāng)前差分交通積壓和交通流量的乘積來為每個相位確定參數(shù)。
[0023]優(yōu)選地，控制單元還可操作成確定具有最大值參數(shù)的一個或多個相位，其中，所述多個相位中被激活的一個相位是具有最大值參數(shù)的所述一個或多個相位中的一個相位。[0024]優(yōu)選地，上游線路是用于向交叉口提供交通流入的線路，下游線路是用于從交叉口接收交通流出的線路。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于有向網(wǎng)絡(luò)的交通信號控制系統(tǒng)，其中該有向網(wǎng)絡(luò)包括多個交叉口，每個交叉口具有與其連接的多個線路，線路包括一個或多個上游線路和一個或多個下游線路，該系統(tǒng)包括:
[0026]根據(jù)本發(fā)明的上述第二方面的一個或多個交通控制機，該交通控制機用于指揮通過有向網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個交叉口的交通；以及
[0027]一個或多個交通監(jiān)測單元，該交通監(jiān)測單元用于監(jiān)測一個或多個線路處的當(dāng)前交通狀況并將所述一個或多個路線處的當(dāng)前交通狀況的數(shù)據(jù)指示提供給交通信號控制機。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種計算機可讀介質(zhì)，該計算機可讀介質(zhì)具有存儲在其中的計算機可執(zhí)行代碼，該計算機可執(zhí)行代碼用于指示計算機處理器以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的上述第一方面的分散式交通信號控制方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]通過僅以示例形式的下述說明書并結(jié)合附圖，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠更好地理解和更加明確本發(fā)明的示例性實施例，在附圖中:
[0030]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的分散式交通信號控制方法的流程圖。
[0031]圖2(a)_(d)示出了具有4種途徑和8個線路的交叉口的相位的典型集{P1、P2、P3、P4}。
[0032]圖3示出了具有4種途徑和8個線路的四相位交叉口的示意圖。
[0033]圖4示出了當(dāng)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實施例(“背壓式控制機”)的分散式交通信號控制方法(上)和SCATS類系統(tǒng)(下)時每個車道的到達率(虛線)和產(chǎn)生的排隊長度(實線)的仿真結(jié)果。
[0034]圖5示出了當(dāng)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實施例的分散式交通信號控制方法和SCATS類系統(tǒng)時所有車道的最大到達率和最大排隊長度。
[0035]圖6示出了當(dāng)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實施例的分散式交通信號控制方法和SCATS類系統(tǒng)時所有車道的平均到達率和平均排隊長度。
[0036]圖7示出了當(dāng)用當(dāng)前值的1.3倍的車輛到達率(虛線)來應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實施例(“背壓式控制機”)的分散式交通信號控制方法(上)和當(dāng)用當(dāng)前值的0.9倍的車輛到達率(虛線)來引用SCATS類系統(tǒng)(下)時排隊長度(實線)的仿真結(jié)果。
[0037]圖8示出了一個具有112個線路和14個信號控制交叉口的道路網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
[0038]圖9示出了當(dāng)應(yīng)用SCATS類系統(tǒng)以及根據(jù)本發(fā)明實施例的分散式交通信號控制方法(“BP”)時最大排隊長度的仿真結(jié)果。
[0039]圖10示出了當(dāng)應(yīng)用SCATS類系統(tǒng)以及根據(jù)本發(fā)明實施例的分散式交通信號控制方法(“BP”)時平均排隊長度的仿真結(jié)果。
[0040]圖11(左)表不當(dāng)使用SCATS類系統(tǒng)時的車流長度的道路網(wǎng)絡(luò)的不意圖；圖10(右)表示當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明實施例的分散式交通信號控制方法時的車流長度的道路網(wǎng)絡(luò)的不意圖。
[0041]圖12表示當(dāng)使用SCATS類系統(tǒng)以及根據(jù)本發(fā)明實施例的交通信號控制方法(“BP”)時每個起訖對間的平均延誤(上)和最大延誤(下)的仿真結(jié)果。
[0042]圖13表示當(dāng)使用SCATS類系統(tǒng)以及根據(jù)本發(fā)明實施例的的交通信號控制方法(“BP”)時每輛車在每一條線路上的平均停車次數(shù)的仿真結(jié)果。
[0043]圖14為用于實施示例性實施例中的交通信號控制方法的電腦系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0044]以下部分描述或明確或隱含地借助計算機存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)運算的算法以及功能性或符號性表述。這些算法描述以及功能性或符號性表述具有數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所使用的含義以便以最有效地將他們的工作實質(zhì)轉(zhuǎn)述給該領(lǐng)域的其它技術(shù)人員。這里的算法(通常亦是)被構(gòu)思為引導(dǎo)預(yù)期結(jié)果的自洽性系列步驟。這些步驟是需要如能夠被儲存、傳遞、組合、比較和以其它方式操作的電、磁或光信號的物理量的物理操作的步驟。
[0045]除非另有特別說明，否則，并且如從以下可看出，應(yīng)理解貫穿本說明書全文，利用諸如“掃描”、“計算”、“確定”、“取代”、“生成”、“初始化”、“輸出”等術(shù)語的討論是指用于將在計算機系統(tǒng)內(nèi)存在為物理量的數(shù)據(jù)操作和轉(zhuǎn)換成在計算機系統(tǒng)或其它信息存儲、發(fā)送或顯示設(shè)備內(nèi)存在為類似物理量其它數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)或類似的電子設(shè)備的動作和處理。
[0046]本說明書還公開了用于執(zhí)行該方法的操作的設(shè)備。這種設(shè)備可為了所需目的而特制，或者可包括通用計算機或通過存儲在計算機中的計算機程序選擇性地激活或重新配置的其它裝置。本文中呈現(xiàn)的算法和顯示器并不與任何特定的計算機或其它設(shè)備相關(guān)。各種通用機械均可與根據(jù)本文中的教導(dǎo)的程序一同使用?？蛇x地，用于執(zhí)行方法步驟的更加專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)可以是適用的。將通過下面的描述來呈現(xiàn)傳統(tǒng)的通用型計算機的結(jié)構(gòu)。
[0047]此外，本說明書也隱含地公開了計算機程序，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)明確，本文中所描述的方法的各個步驟在該計算機程序中可以通過計算機代碼來付諸實施。計算機程序并不旨在受限于任何特定的編程語言及其實現(xiàn)方式。應(yīng)明確，多種編程語言及其編碼方法均可用來實現(xiàn)包含在本文中的公開的教導(dǎo)。此外，計算機程序并不旨在受限于任何特定的控制流。存在有在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠使用不同的控制流的計算機程序的許多其它變種。
[0048]此外，可并行地執(zhí)行計算機程序的步驟中的一個或多個、而不是按順序地執(zhí)行。這種計算機程序可被儲存在任何計算機可讀介質(zhì)中。計算機可讀介質(zhì)可以包括如磁盤、光盤、存儲芯片的存儲裝置、或適于與通用計算機接口連接的其它存儲裝置。計算機可讀介質(zhì)還可以包括如互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的硬連接介質(zhì)、或者如GSM移動電話系統(tǒng)中的無線介質(zhì)。當(dāng)計算機程序裝載和執(zhí)行在這種通用計算機上時，其有效地成為用于實施優(yōu)選方法的步驟的裝置。
[0049]本發(fā)明還可被實施為硬件模塊。更具體地，在硬件的意義上，模塊是被設(shè)計為與模塊的其它部件一同使用的功能性硬件單元。例如，一個模塊可以使用分立式電子器件來實施，或者其可以形成如專用集成電路(ASIC)的整個電子電路的一部分。還存在其它諸多可能性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)明確，系統(tǒng)還可被實施為硬件和軟件模塊的組合。
[0050]本發(fā)明實施方案旨在提供用于有向道路網(wǎng)絡(luò)的交通信號控制方法和交通信號控制機。交通信號控制機在每個交叉口處的交通信號控制機可與其它交叉口獨立地運行的意義上有利地以分散方式實施，因此只需要測量與該交叉口相連的道路上的車輛排隊長度和交叉口周圍的當(dāng)前交通狀況。本發(fā)明實施方案可方便地應(yīng)用于任意大的交通網(wǎng)絡(luò)。
[0051]在本發(fā)明的示例性實施例中，提供了用于有向道路網(wǎng)絡(luò)W的分散式交通信號控制方法。該有向網(wǎng)絡(luò)#包括多個信號交叉口，每個交叉口包括一個或多個線路。一個或多個線路可被指向“上游”線路或“下游”線路?！吧嫌巍本€路提供進入交叉口的交通流入，“下游”線路從交叉口接收交通流出。
[0052]在示例性實施例中，N和L分別為線路和交叉口在有向道路網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)量。然后，可寫作W= (4Λ，其中，L=和J/= {Ji,..., 分別是5V’中的所有線路和信號交叉口的集。每個交叉口又可以使用數(shù)組j = m, 之.:)來描述，其中，Mi C ￡2是通過又的所有可能的交通流動的集，Pi Ql1是J的所有可能的相位的集，是交通狀況的有限集，交通狀況的有限集中的每個捕捉周圍的一些交通流動流量的如交通、天氣條件的因素。(La，Lb) EMiR是當(dāng)車輛可分別通過La和Lb進入和退[t J J個相位
(P^.定義同時接收路權(quán)的交通流動的組合。也就是說，每個相位在交叉口處提供交通信號的唯一組合以用于引導(dǎo)從一個或多個上游線路到一個或多個下游線路的交通。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了用于有向網(wǎng)絡(luò)的分散式交通信號控制方法，該有向網(wǎng)絡(luò)包括多個 交叉口 J，每個交叉口 J/且有與又連接的多個線路￡ = {A，…，￡N},線路￡ = {二，…，/^}包括一個或多個上游線路(如:下圖2(a)中的LI和L4)以及一個或多個下游線路(如下圖2 (a)中的L5和L8)。寬泛地說，該方法包括:基于與該交叉口太相
連的所述一個或多個上游線路和所述一個或多個下游線路之間的當(dāng)前差分交通積壓來使交叉口的多個相位中的一個被激活長達預(yù)定的時間周期從而使有向網(wǎng)絡(luò)的吞吐量最大化，每個相位在交叉口J處提供交通信號的唯一組合以用于引導(dǎo)從所述一個或多個上游線路流至所述一個或多個下游線路的交通。優(yōu)選地，基于下游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況和上游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況之間的差異來確定每個當(dāng)前差分交通積壓。例如，當(dāng)前交通狀況包括線路上的車輛排隊長度。
[0054]在優(yōu)選的實施例中，基于當(dāng)前差分交通積壓和通過交叉口 Ji?的交通流量來激活上述多個相位中的一個。例如，可以基于交叉口處的當(dāng)前交通狀況與先驗?zāi)Ｐ突驍?shù)據(jù)的對比來確定通過交叉口的交通流量，以設(shè)定與當(dāng)前交通狀況對應(yīng)的預(yù)定的流量?？蛇x地，通過交叉口處的交通監(jiān)測系統(tǒng)來測量流量。基于用于與交叉口連接的多個線路的上游線路和下游線路的每個唯一組合的當(dāng)前差分交通積壓和交通流量的乘積來為每個相位確定參數(shù)。然后，確定具有最大值的一個或多個相位，然后激活具有最大值的一個或多個相位中的一個以在交叉口 J7處提供交通信號的唯一組合，從而引導(dǎo)使得有向網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化的交通。
[0055]在圖1中示出了上述方法的示例性實施例。方法100包括第一步驟102，在該步驟中為與交叉口連接的多個線路中的一個上游線路和一個下游線路的每個唯一組合確定下游線路和上游線路之間的當(dāng)前差分交通積壓。接著，在步驟104中，為一個上游線路和一個下游線路的每個唯一組合確定通過交叉口的交通流量。在步驟106中，基于用于與交叉口連接的多個線路的上游線路和下游線路的每個唯一組合的當(dāng)前差分交通積壓和交通流量的乘積來為每個相位確定參數(shù)。然后，在步驟108中，確定具有最大值參數(shù)的一個或多個相位。然后，在步驟110中，選擇具有最大值參數(shù)的所述一個或多個相位中的一個作為使有向網(wǎng)絡(luò)的吞吐量最大化的、待被激活以用于交叉口的相位。
[0056]在另一示例性實施例中，提供了用于有向網(wǎng)絡(luò)的交通信號控制機，該有向網(wǎng)絡(luò)包括多個交叉口，每個交叉口具有與其連接的多個線路，該線路包括一個或多個上游線路和一個或多個下游線路，該控制機包括控制單元，該控制單元基于與交叉口連接的所述一個或多個上游線路和所述一個或多個下游線路之間的當(dāng)前差分交通積壓來使交叉口的多個相位中的一個被激活預(yù)定的時間周期而使有向網(wǎng)絡(luò)的吞吐量最大化，每個相位在交叉口處提供一組交通信號以用于引導(dǎo)從所述一個或多個上游線路至所述一個或多個下游線路的交通。
[0057]交通信號控制機可被實施在用于有向網(wǎng)絡(luò)的交通控制系統(tǒng)中。在這種情況下，交通信號控制機可以包括用于在有向網(wǎng)絡(luò)中指揮通過一個或多個交叉口的交通的一個或多個如上所述的交通信號控制機、以及用于在一個或多個線路處監(jiān)測當(dāng)前交通狀況并將所述一個或多個線路處的當(dāng)前交通狀況的數(shù)據(jù)指示提供給交通信號控制機的一個或多個交通監(jiān)測單元。僅舉例來說，交通監(jiān)測單元可以是視頻監(jiān)測單元或感應(yīng)回路交通檢測器。
[0058]為清楚起見，現(xiàn)在將對本發(fā)明的具體例子進行詳細(xì)描述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)明確，本發(fā)明的范圍并不限于所描述的具體例子。
[0059]圖2(a)_(d)示出了一個具有4途徑和8線路的交叉口的相位的典型集{P” P2, P3, P41 每個交叉口 J 包括線路 L1，…，Lgo 此處，P1 = {(Li, L3), (￡丨,L4)
(上4, O (乙4, A s) ! , ( b ) Pl = {(乙丨,As),(乙4,乙5)!- , (C) = {(^71 [ih (.乙7, O(jCe, ￡?)，(^6? ￡3)}，和(d) P4 - {(工7，(3),(上6，。
[0060]假設(shè)交通信號系統(tǒng)在時隙t e N中運行。在每個時隙期間，車輛可以以任一線路進
入網(wǎng)絡(luò)。設(shè)Xa為新的車輛以線路L從外進入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量的時間平均比率，在每個時隙期
間A1 e {1，...，iV}是被允許的。設(shè)λ = [ λ J表示到達率矢量。在每一個時隙開始時,交
通信號控制機為每個交叉口確定待在該實習(xí)期間被激活的相位。對于每個a e {1，...，N}、i e {1，...，L}、t e N而言，設(shè)Qa (t) e N Zi (t) = Zi分別表示在時隙t開始時車輛在
Iil上的車輛數(shù)量以及.1周圍的交通狀況。此外，對于每個ie {1,-..,0而言，定義了函數(shù)H Zi 以使得KPb La,厶)給出相位Pi被激活時在交通狀況Zi下可通過交叉口義從￡；?移動至厶的車輛的車流量(即，每單位時間的車輛數(shù)量)。根據(jù)定義，如果(La, Lb) ^pi,即，如果相位Pi不給予從/:至的交通流動的路權(quán)，則UPi’ A,Lb, ζ?) = O, Vz e Z1當(dāng)交通狀況Zi表示在試圖通過交叉口又移動到L丨的車輛數(shù)量
大的情況時，能夠通過假設(shè)飽和的車流而輕易獲得UPi, La, Lb, 4)。
[0061]基于上述，本發(fā)明的實施例試圖提供交通信號控制機，該交通信號控制機用于在每個時隙t e N期間為每個交叉口 J,、i’e {I,…,L H角定待被激活的相位Pi (t) =Pi以便最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量。假設(shè)存在有向控制機提供在每個時隙t e N開始時用于每個a e {I,…，L}、i e {1,-..,0的車輛排隊長度Qa(t)和交通狀況Zi(t)的測量或預(yù)估的可靠的交通監(jiān)測系統(tǒng)(如:攝像機、埋式感應(yīng)回路交通檢測器，車載單元等)。交通信號控制機在每個交叉口處的交通信號控制機可與其它交叉口獨立地運行的意義上有利地以分散方式實施，因此只需要測量與該交叉口相連的道路上的排隊長度Qa(t)和交叉口周圍的當(dāng)前交通狀況
Zi(?) O
[0062]在示例性實施例中，一個適于實施的偽代碼如下:
_3]用于交叉口.7/ G 的交通信號控制算法
[0064]輸入(Input):
[0065]?是通過J的所有可能的交通流動的集，
[0066](p.c 2'M<: J的所有可能的相位的集，
[0067]2;: 周圍的交通狀況的集，
[0068]ξ?:為的流量函數(shù)。
[0069]對于(For)每個時隙t = 0、1、2、…
[0070]從用于進出J的每個線路￡?的交通監(jiān)測系統(tǒng)獲得Zi (t)和％(0，(B卩，用于一些Lb ε 上的e 5?.或者(Α?，[b) ε Mi);
[0071]為每個(f>a,Lb) e 計算如在以下方程⑴中定義的wab(t)；
[0072]為每個P e Pi計算如在以下方程⑵中定義的Sp (t)；
[0073]取P* G Pi,以使得> S.,, Vp E P,；
[0074]使相位Pi⑴P*激活長達時隙t ；
[0075]等待直至?xí)r隙t的結(jié)束；
[0076]結(jié)束(endfor)
[0077]在時隙t開始時，對于每個交叉口 J/ e J，為每對(A,, Lh) G /W/首先計算
[0078]Wab (t) = Qa(t)-Qb(t) (I)
[0079]然后，為每個相位計算:
[0080]
【權(quán)利要求】
1.一種用于有向網(wǎng)絡(luò)的分散式交通信號控制方法，其中所述有向網(wǎng)絡(luò)包括多個交叉口，每個交叉口具有與其連接的多個線路，所述多個線路包括一個或多個上游線路和一個或多個下游線路，所述方法包括: 基于與所述交叉口連接的所述一個或多個上游線路和所述一個或多個下游線路之間的當(dāng)前差分交通積壓來使所述交叉口的多個相位中的一個激活預(yù)定時間周期從而使所述有向網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化，每個相位在所述交叉口處提供交通信號的唯一組合以用于引導(dǎo)從所述一個或多個上游線路到所述一個或多個下游線路的交通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于所述下游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況和所述上游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況之間的差異來確定每個當(dāng)前差分交通積壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述當(dāng)前交通狀況包括所述線路處的車輛排隊長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的方法，其中，所述激活多個相位中的一個是基于所述當(dāng)前差分交通積壓和通過所述交叉口的交通流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，基于所述交叉口處的當(dāng)前交通狀況與先驗?zāi)Ｐ突驍?shù)據(jù)的對比來確定通過所述交叉口的交通流量，以設(shè)定與所述當(dāng)前交通狀況對應(yīng)的預(yù)定流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，通過所述交叉口處的交通監(jiān)測系統(tǒng)來測量流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4 至6中的任一項所述的方法，還包括:基于用于與所述交叉口連接的所述多個線路中的一個上游線路和一個下游線路的每個唯一組合的當(dāng)前差分交通積壓和交通流量的乘積來為每個相位確定參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括:確定具有最大值參數(shù)的一個或多個相位，其中，所述激活多個相位中的一個包括選擇具有最大值參數(shù)的所述一個或多個相位中的一個相位。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的方法，其中，所述上游線路是用于向所述交叉口提供交通流入的線路，所述下游線路是用于從所述交叉口接收交通流出的線路。
10.一種用于有向網(wǎng)絡(luò)的交通信號控制機，其中所述有向網(wǎng)絡(luò)包括多個交叉口，每個交叉口具有與其連接的多個線路，所述多個線路包括一個或多個上游線路和一個或多個下游線路，所述控制機包括: 控制單元，基于與所述交叉口連接的所述一個或多個上游線路和所述一個或多個下游線路之間的當(dāng)前差分交通積壓來使所述交叉口的多個相位中的一個激活預(yù)定時間周期從而使所述有向網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化，每個相位在所述交叉口處提供一組交通信號以用于引導(dǎo)從所述一個或多個上游線路到所述一個或多個下游線路的交通。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制機，其中，基于所述下游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況和所述上游線路中的一個的當(dāng)前交通狀況之間的差異來確定每個當(dāng)前差分交通積壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交通控制機，其中，所述當(dāng)前交通狀況包括所述線路處的車輛排隊長度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任一項所述的控制機，其中，所述控制單元可操作成基于所述當(dāng)前差分交通積壓和通過所述交叉口的交通流量來激活所述多個相位中的一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制機，其中，基于所述交叉口處的當(dāng)前交通狀況與先驗?zāi)Ｐ突驍?shù)據(jù)的對比來確定通過所述交叉口的交通流量，以設(shè)定與所述當(dāng)前交通狀況對應(yīng)的預(yù)定流量。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制機，其中，通過所述交叉口處的交通監(jiān)測系統(tǒng)來測量所述流量。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項所述的控制機，其中，所述控制單元可操作成基于用于與所述交叉口連接的所述多個線路中的一個上游線路和一個下游線路的每個唯一組合的當(dāng)前差分交通積壓和交通流量的乘積來為每個相位確定參數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制機，其中，所述控制機可操作成確定具有最大值參數(shù)的一個或多個相位，其中，所述多個相位中被激活的一個相位是具有最大值參數(shù)的所述一個或多個相位中的一個相位。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中的任一項所述的控制機，其中，所述上游線路是用于向所述交叉口提供交通流入的線路，所述下游線路是用于從所述交叉口接收交通流出的線路。
19.一種用于有向網(wǎng)絡(luò)的交通信號控制系統(tǒng)，其中所述有向網(wǎng)絡(luò)包括多個交叉口，每個交叉口具有與其連接的多個線路，所述線路包括一個或多個上游線路和一個或多個下游線路，所述系統(tǒng)包括: 根據(jù)權(quán)利要求10-18中的任一項所述的一個或多個交通信號控制機，用于指揮通過所述有向網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個交叉口的交通；以及 一個或多個交通監(jiān) 測單元，用于監(jiān)測一個或多個線路處的當(dāng)前交通狀況并將所述一個或多個線路處的所述當(dāng)前交通狀況的數(shù)據(jù)指示提供給所述交通信號控制機。
20.一種計算機可讀介質(zhì)，具有存儲在其中的計算機可執(zhí)行代碼，所述計算機可執(zhí)行代碼用于指示計算機處理器以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的分散式交通信號控制方法。
【文檔編號】G08G1/08GK104040605SQ201380005046
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月10日
【發(fā)明者】季哈科恩·翁皮羅姆薩爾恩, 埃米里歐·弗拉佐利, 王鄲維, 泰威·烏泰查龍鵬, 王宇 申請人:麻省理工學(xué)院, 南洋理工大學(xué)