CN101226692B - 一种协调式感应交通控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协调式感应交通控制方法，包括以下步骤：a、获得当前相位的截止绿灯时间；b、判断当前相位在第一绿灯时间结束前是否接收到行车请求，若是，则执行步骤c；c、判断当前相位绿灯时间是否大于所述截止绿灯时间，若是，则结束当前相位绿灯，否则延长当前相位的绿灯时间。本发明通过判断当前相位在截止绿灯时间内是否有行车请求，若有的话从而延长当前相位的绿灯时间，从而使得绿灯时间能够更好的满足实际需求。

Description

一种协调式感应交通控制方法

技术领域

本发明涉及交通控制领域，尤其涉及一种协调式感应交通控制方法。

背景技术

目前城市交通问题越来越严重，迫切需要通过有效手段进行治理，其中交通控制是有效手段之一。

在城市道路网中，交叉口相距很近，各交叉口分别设置单点信号控制时，车辆经常遇到红灯，时停时开，造成行车不畅，也因而使环境污染加重。为使车辆减少在各个交叉口上的停车时间，特别是使干道上的车辆能够畅通行使，人们首先研究把一条干道上一批相邻的交通信号连接起来，加以协调控制，就出现了干线交叉口交通信号的协调控制系统(简称线控制，也称绿波系统)。

干线交叉口线控制效果的好坏主要取决于三个参数——周期、绿信比时间(即绿灯时间)、相位差。周期、相位差在一定时间段内是不变的，这是因为道路上交通状态及车流的状态在一定时间段内是稳定的。而固定的绿信比却不能满足短时间内车流到达的随机性，很容易造成绿灯时间未有效利用或个别进口道短时拥堵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种绿灯时间根据需要可变的交通控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种协调式感应交通控制方法，包括以下步骤：

a、获得当前相位的截止绿灯时间；

b、判断当前相位在第一绿灯时间结束前是否接收到行车请求，若是，则执 行步骤c；

c、判断当前相位绿灯时间是否大于所述截止绿灯时间，若是，则结束当前相位绿灯，否则延长当前相位的绿灯时间。

其中，步骤a中截止绿灯时间通过以下方式获得：

a1、判断当前相位的下一相位是否为协调相位，若是，则以当前相位的最大弹性绿灯时间作为所述截止绿灯时间，否则，执行步骤a2；

a2、计算当前相位的最大绿灯时间作为截止绿灯时间。

具体的，

步骤a1中最大弹性绿灯时间到当前相位的下一相位的基础绿灯起始时刻止；

步骤a2中最大绿灯时间通过以下方式计算：

a21、计算当前相位的上一相位的实际绿灯结束时刻往前到协调相位基础绿灯时间起始时刻的时间差，作为第一时间差；

a22、计算当前相位基础绿灯时间结束点往前到所述协调相位的基础绿灯时间起始时刻的时间差，作为第二时间差；

a23、计算当前相位的下一相位所能够提供的富余绿灯时间；

所述最大绿灯时间＝第二时间差-第一时间差+所述富余绿灯时间。

其中，所述富余绿灯时间通过以下方式计算：

若当前相位的下一相位在本周期内车辆排队未达到感应检测器位置，则计算所述下一相位的最小绿灯时间与所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间的平均值，比较该平均值与所述下一相位的基础绿灯时间取其小；所述富余绿灯时间为所述下一相位的基础绿灯时间减去所述取小的值；

若当前相位的下一相位在本周期内车辆排队达到感应检测器位置，且所述下一相位的基础绿灯时间大于所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间，且所述下一相位在上一周期中实际绿灯时间在其最大绿灯时间之前结束，则所述富余绿灯时间为所述下一相位的基础绿灯时间减去所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间；

若当前相位的下一相位在本周期内车辆排队达到感应检测器位置，且所述下一相位的基础绿灯时间大于所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间，且所述下一相位在上一周期中实际绿灯时间在其最大绿灯时间结束，则所述富余绿灯时间为所述下一相位的基础绿灯时间减去所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间的差的平均值；

否则，所述富余绿灯时间为零。

可选的，步骤c中所述延长当前相位绿灯时间具体为延长当前相位一个单位的绿灯时间。

可选的，步骤a1之前还包括：

a0、判断当前相位是否是协调相位，若是，则以当前相位的基础绿灯时间开始时刻计算当前相位的最小绿灯时间。

其中，步骤a2中最大绿灯时间的计算在当前相位的最小绿灯结束前完成。

优选的，所述第一绿灯时间为当前相位的最小绿灯时间；并且，步骤b中判断是否有行车请求是在所述最小绿灯时间结束前完成。

另外，步骤c之后还包括：

d、若步骤b中没有接收到行车请求，则判断是否达到相位屏障，若是，则执行步骤e，否则非关键相位按照基础绿灯时间运行；

e、判断非关键相位绿灯时间是否达到其最小绿灯时间，若是，则结束当前相位绿灯，否则延长非关键相位绿灯时间至其最小绿灯时间后结束当前相位绿灯。

本发明通过判断当前相位在截止绿灯时间内是否有行车请求，若有的话从而延长当前相位的绿灯时间，从而使得绿灯时间能够更好的满足实际需求。

附图说明

图1是本发明一种协调式感应交通控制方法的一个实施例的流程图；

图2是本发明中相位屏障的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细阐述。

参考图1，图示了本发明一种协调式感应交通控制方法的一个实施例的流程图。如图所示，包括以下步骤：

S100，第i相位绿灯开始。在本具体实施方式中，第i相位表示当前相位，第i+1相位表示当前相位的下一相位，第i+2相位表示第i+1相位的下一相位，第i-1相位表示当前相位的上一相位；本步骤表示当前相位的绿灯已经起亮；

S101，判断第i相位是否是协调相位，若是，则执行步骤S114，否则执行步骤S102；

S102，判断第i相位的下一相位(即第i+1相位)是否是协调相位，若是，则执行步骤S115，否则执行步骤S103；

S103，在第i相位最小绿灯时间结束前一段时间计算第i相位的最大绿灯时间。即，在当前相位的最小绿灯时间即将到达的时候，计算本相位的最大绿灯时间；若当前相位为协调相位，则所述最小绿灯时间通过步骤S114计算得到，若当前相位不是协调相位，则所述最小绿灯时间以实际绿灯起亮时间起算，所述最小绿灯时间为预先设定的值；

所述“一段时间”，优选的，可以取下述步骤S117中的一个单位的绿灯时间，具体的可以取2秒、3秒、4秒等，其是一个根据当地实际情况进行选择的值，因此，本发明不受此限制；

S104，在第i相位最小绿灯时间结束前一段时间检测第i相位请求脉冲。该请求脉冲表示车辆的行车请求，脉冲的个数体现了需要通行的车辆的数量；优选的，每一辆车辆经过时触发一个脉冲，需要通行的车辆的数量与脉冲的个数相等。所述脉冲的产生由设置于道路上的检测器实现，该检测器检测车辆数量并发送脉冲信号，由于是现有技术，在此不作进一步阐述；

同样，所述“一段时间”，优选的，可以取下述步骤S117中的一个单位的绿灯时间，具体的可以取2秒、3秒、4秒等，其是一个根据当地实际情况进行选择的值，因此，本发明不受此限制；

S105，判断是否有车辆行车请求，若有，则执行步骤S116，否则执行步骤 S106。本步骤通过判断步骤S104中的是否检测到脉冲来实现，若检测到脉冲则表示有行车请求，否则没有；

S106，判断是否达到相位屏障(即本领域中所说的Barrier)，若是，则执行步骤S107，否则执行步骤S118。

S107，判断非关键相位是否满足最小绿灯时间，若是，则执行步骤S109，否则执行步骤S108。该非关键相位的最小绿灯时间以其绿灯的起亮时间为起始点计算，所述最小绿灯时间为预先设置的值；

S108，延长到非关键相位的最小绿灯时间。即，当非关键相位的最小绿灯时间没有达到时，则使得其绿灯达到最小绿灯时间；

S109，截止当前相位绿灯。即，第i相位的绿灯熄灭；

S110，判断第i+1相位是否有请求，若有，则执行步骤S111，否则执行步骤S112。即，通过判断第i+1相位的请求脉冲是否为0，若是，则表示无请求，否则有；

S111，判断第i+1相位是否为协调相位，若是，则执行步骤S112，否则执行步骤S113；

S112，运行第i+1相位。即，此时将第i+1相位作为当前相位进行重复本流程的处理过程；本步骤结束后，执行步骤S119；

S113，跳过第i+1相位，运行第i+2相位。即，当i+1相位没有请求时，若其为协调相位，则仍然需要对其重复本流程的优化，如果不是协调相位，则跳过i+1相位，将i+2相位作为当前相位重复本流程的优化过程；本步骤结束后，执行步骤S119；

S114，从协调相位基础绿灯时间开始时刻计算最小绿灯时间。由于每一个相位在一个周期中都具有一个预先设定好的基础绿灯时间，当i相位是协调相位时，其最小绿灯时间的起算时刻以其基础绿灯时间的开始时刻为准。所述最小绿灯时间也是一个预先设定的值，其是一个时间段。例如，i相位的基础绿灯时间为A～B，最小绿灯时间为C，则最终判断是否达到最小绿灯时间以是否到达A+C为准；本步骤结束后，执行步骤S102；

S115，最大弹性绿灯时间到协调相位基础绿灯时间开始点为止。所述最大弹性绿灯时间为第i相位的可能的最长的绿灯时间，当i+1相位为协调相位时，该最大弹性绿灯时间的确定为从其最小绿灯时间结束起算，到i+1相位的基础绿灯时间的起始时刻之间的时间，即i相位的绿灯时长最多只能持续到i+1相位的基础绿灯时间的起始时刻。此处的基础绿灯时间也是预先设定的值；本步骤结束后，执行步骤S104；

S116，判断绿灯时间是否大于截止绿灯时间，若是，则执行步骤S109，否则执行步骤S117。即，判断i相位的本次绿灯持续亮的时间是否超出了所述截止绿灯时间，这里的截止绿灯时间可以是步骤S115中得到的最大弹性绿灯时间，或者是步骤S103中得到的最大绿灯时间；

S117，延长一个单位绿灯时间。即，通过以上步骤的运行可以判断出i相位有行车请求，且i相位的绿灯时间还没有达到最大弹性绿灯时间，说明还有绿灯时间可以利用，此时将i相位的绿灯时间延长一个单位的绿灯时间。该一个单位的绿灯时间为预先设定的一个时间段，具体值一般在2～5秒之间，但是视具体情况而定，其也可以超出该范围；本步骤结束后，执行步骤S105；

S118，非关键相位按照基础绿灯时间运行。该基础绿灯时间也是预先设置的值。本步骤结束后，执行步骤S109；

S119，结束。即，结束对相位i的绿灯时间的优化调整。

其中，步骤S103中的最大绿灯时间通过下述方法得到：

首先进行符号定义：

i表示当前相位，i+1表示当前相位的下一相位，k表示当前周期，k-1表示当前周期的上一周期；

g_min(i)：相位i的最小绿灯时间；

g₀(i)：相位i预先设定的基础绿灯时间；

g(i，k)：相位i在第k个周期的实际绿等的显示时间；

g_m(i，k)：第k周期相位i能够从第i+1相位得到的富余绿灯时间；

π(i，k)：π(i，k)＝1指第k周期相位i的绿灯时间在最大绿灯时间结束，且相 位有请求记录；π(i，k)＝0指第k周期相位i在最大绿灯时间之前即结束；

ρ(i，k)：ρ(i，k)＝1说明相位i在第k个周期车辆排队已达到感应检测器位置；ρ(i，k)＝0说明相位i在第k个周期车辆排队未达到感应检测器位置；

第一步，计算i+1相位提供给i相位的富余绿灯时间g_m(i，k)：

A：若ρ(i+1，k)＝0

则， $g_m(i,k)=g_0(i+1)-\min [g_0(i+1),\frac{g_{\min }(i+1)+g(i+1,k-1)}{2}]$

B：若ρ(i+1，k)＝1且g₀(i+1)-g(i+1，k-1)＞0且π(i+1，k-1)＝0

则，g_m(i，k)＝g₀(i+1)-g(i+1，k-1)

C：若ρ(i+1，k)＝1且g₀(i+1)-g(i+1，k-1)＞0且π(i+1，k-1)＝1

则， $g_m(i,k)=\frac{g_0(i+1)-g(i+1,k-1)}{2}$

D：其他情况或下一相位为协调相位

则，g_m(i，k)＝0

第二步，计算最大绿灯时间：

(1)计算上一相位(i-1相位)绿灯结束时刻往前到协调相位基础绿灯时间开始时刻的时间差，记为t₁；

(2)计算本相位(i相位)往前到协调相位间(包括本相位及协调相位)的所有相位时间之和，记为t₂；

(3)根据第一步得到的富余绿灯时间g_m(i，k)；

(4)计算本相位的最大绿灯时间为t₂-t₁+g_m(i，k)。

另外，步骤S106中所述相位屏障(barrier)的定义为在整个周期的放行中，某些相位之间是不允许同时放行的(即同时为绿灯)，所以其所在环被分割为若干个段，用于分割环的被称之为相位屏障。例如，如图2所示，图中包括两个环，环1和环2，图中标号200的即为相位屏障，其两侧的相位不能同时放行，即不能跨相位屏障放行。在环的设计中，相位的并发相位和环的相序决定了相位屏障的位置。比如，在图2中，相位1的并发相位为相位5和相位6。由于， 相位屏障已是本领域技术人员公知的概念，因此不再做进一步的阐述。

需要说明的是，本发明中涉及到的最小绿灯时间、最大绿灯时间、最大弹性绿灯时间、协调相位、非关键相位、基础绿灯时间等概念均是交通控制领域的公知且通用的概念，本发明利用了上述各个量；并且，所述最小绿灯时间、基础绿灯时间、协调相位均是预先设定好的，本发明利用了这些值。本发明仅利用了上述各个量，但是其是公知技术且不是本发明的改进之处，因此不做介绍。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种协调式感应交通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、获得当前相位的截止绿灯时间；

b、判断当前相位在第一绿灯时间结束前是否接收到行车请求，若是，则执行步骤c；

c、判断当前相位绿灯时间是否大于所述截止绿灯时间，若是，则结束当前相位绿灯，否则延长当前相位的绿灯时间，

所述第一绿灯时间为当前相位的最小绿灯时间；

步骤a中截止绿灯时间通过以下方式获得：

a1、判断当前相位的下一相位是否为协调相位，若是，则以当前相位的最大弹性绿灯时间作为所述截止绿灯时间，否则，执行步骤a2；

a2、计算当前相位的最大绿灯时间作为截止绿灯时间；

所述的最大弹性绿灯时间到当前相位的下一相位的基础绿灯起始时刻止；

所述的最大绿灯时间通过以下方式计算：

a21、计算当前相位的上一相位的实际绿灯结束时刻往前到协调相位基础绿灯时间起始时刻的时间差，作为第一时间差；

a22、计算当前相位基础绿灯时间结束点往前到所述协调相位的基础绿灯时间起始时刻的时间差，作为第二时间差；

a23、计算当前相位的下一相位所能够提供的富余绿灯时间；

所述最大绿灯时间＝第二时间差-第一时间差+所述富余绿灯时间；

所述富余绿灯时间通过以下方式计算：

若当前相位的下一相位在本周期内车辆排队未达到感应检测器位置，则计算所述下一相位的最小绿灯时间与所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间的平均值，比较该平均值与所述下一相位的基础绿灯时间取其小；所述富余绿灯时间为所述下一相位的基础绿灯时间减去所述取小的值；

若当前相位的下一相位在本周期内车辆排队达到感应检测器位置，且所述下一相位的基础绿灯时间大于所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间，且所述下一相位在上一周期中实际绿灯时间在其最大绿灯时间之前结束，则所述富余绿灯时间为所述下一相位的基础绿灯时间减去所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间；

若当前相位的下一相位在本周期内车辆排队达到感应检测器位置，且所述下一相位的基础绿灯时间大于所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间，且所述下一相位在上一周期中实际绿灯时间在其最大绿灯时间结束，则所述富余绿灯时间为所述下一相位的基础绿灯时间减去所述下一相位在上一周期的实际绿灯时间的差的平均值；

否则，所述富余绿灯时间为零。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中所述延长当前相位绿灯时间具体为延长当前相位一个单位的绿灯时间。

3.根据权利要求1、2中任一项所述的方法，其特征在于，步骤a1之前还包括：

a0、判断当前相位是否是协调相位，若是，则以当前相位的基础绿灯时间开始时刻计算当前相位的最小绿灯时间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤a2中最大绿灯时间的计算在当前相位的最小绿灯结束前完成。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b中判断是否有行车请求是在所述最小绿灯时间结束前完成。

6.根据权利要求1、2中任一项所述的方法，其特征在于，步骤c之后还包括：

d、若步骤b中没有接收到行车请求，则判断是否达到相位屏障，若是，则执行步骤e，否则非关键相位按照基础绿灯时间运行；

e、判断非关键相位绿灯时间是否达到其最小绿灯时间，若是，则结束当前相位绿灯，否则延长非关键相位绿灯时间至其最小绿灯时间后结束当前相位绿灯。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤c之后还包括：

d、若步骤b中没有接收到行车请求，则判断是否达到相位屏障，若是，则执行步骤e，否则非关键相位按照基础绿灯时间运行；

e、判断非关键相位绿灯时间是否达到其最小绿灯时间，若是，则结束当前相位绿灯，否则延长非关键相位绿灯时间至其最小绿灯时间后结束当前相位绿灯。

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