CN103700267B - 一种信号交叉口自适应清空信号控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交通控制方法，特别涉及一种信号交叉口清空信号控制方法，克服了现有技术中交叉口清空时间与实际残留车辆数量不相符，造成拥堵和浪费的缺陷。本发明采用绿闪信号作为交叉口停车线安全停车时间信号，黄灯信号作为专用清空信号，采用交叉口内残留车辆数量统计装置、自适应配时程序控制黄灯信号自适应时长，并设置与报警联动的清空时长上限，明确分离安全停车和清空相位，并根据交叉口内残留车辆配置清空信号，通过自适应地计算清空时间，优化信号交叉口清空时间设置，确保交叉口车辆完全清空后则立即放行交叉方向车流，同时避免当交叉口内仍有车辆未清空时交叉方向车辆流进入，有效防止拥堵，提高交叉口通行能力。

Description

一种信号交叉口自适应清空信号控制方法

技术领域

本发明涉及一种交通信号控制方法，尤其涉及一种信号交叉口控制方法。

背景技术

信号交叉口，全称信号灯管制交叉口，是指通过交通信号灯管制使右行制时左转机动车和直行机动车，机动车和行人在通行时间上错开，一般用于交通繁忙的城市支路和干道的相交处或干道和干道的相交处。信号交叉口将进口的车道按左转、直行、右转三向分开，增加车道数，能大幅度地提高机动车通行能力。

信号交叉口清空时间是指交叉口各进口方向都禁止机动车进入交叉口的时间，这段时间供交叉口内机动车驶出。

目前国内外信号交叉口清空时间主要有两种方法：1）全红信号。全红信号明确禁止各进口方向进入交叉口，为专门的清空信号。全红信号之前仍必须预留安全停车时间。2）黄灯信号。黄灯信号允许无法安全停车机动车进入交叉口，首先预留了安全停车时间，其余时间用以清空交叉口内机动车。

现行的这两种方法均采用固定信号配时。即使是目前最先进的交通信号控制方法，如英国道路交通研究所的TRANSYT系统（Traffic Network Study Tool，交通网络研究工具）、德国PTV公司开发的VISSIM（微观交通仿真系统）等，也是采取微观、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模，以建模和分析各种交通条件下（车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等），城市交通和公共交通的运行状况，从而得到行程时间、排队长度等清空时间数据。采取类似方法，都无法根据交叉口内实际残留机动车调节清空时间。

在车流量变动较大的信号交叉口，时常出现过短的清空时间不能完全清空交叉口内机动车，造成下个相位交叉口交通流冲突，导致交通拥堵；过长的清空时间浪费交叉口有限的通行能力，且易造成驾驶人的疑惑、焦躁，甚至闯红灯、闯黄灯而造成交通违法违规，甚至引发事故。通俗地讲，即：有时黄灯时间过短，越过停车线的机动车未能全部通过，堵在交叉口造成拥堵；有时黄灯、红灯时间过长，交叉口内并无机动车，而停车线外机动车长时间等待黄灯、红灯，造成了人们的时间和交叉口有限通行能力的浪费。

根据我国《道路交通安全法》（2011年修订）和《机动车驾驶证申领和使用规定》（2012年修订），采用绿闪信号作为交叉口停车线安全停车时间信号，当交通信号灯为绿灯闪烁时，提示机动车在交叉口停车线外安全停车。采用黄灯信号作为专用清空信号，黄灯亮时，驶过停车线的机动车在交叉口内进行清空，其余机动车禁止驶入交叉口。采取自适应控制方式，根据交叉口内残留机动车数，控制黄灯信号时长及相邻进口道方向红灯信号时长。如，交叉口内残留机动车多，则延长时长；无残留机动车，则终止时长。

发明内容

为了优化信号交叉口清空时间的设置，本发明提供一种信号交叉口自适应清空信号控制方法，具体步骤如下：

S1、依次设置绿灯信号，绿闪信号，黄灯信号和红灯信号为一个信号相位，其中，绿灯信号表示机动车准许通行，绿闪信号表示机动车需在信号交叉口停车线外安全停车，黄灯信号表示对驶过停车线进入信号交叉口内的机动车进行清空，其余机动车禁止进入信号交叉口，红灯信号表示机动车禁止通行；

S2、设置绿灯信号时长为G秒，绿闪信号时长为H秒，黄灯信号时长为Y+X秒，红灯信号为R秒，其中，G＞0,R＞0，H＞0，Y＞0，且G、Y和R根据信号相位的通行能力和饱和度设置，H根据机动车停车反应时间设置，为经验值，G、H、Y和R为固定值，X≥0，X为一个自适应确定的值；

S3、令在一个信号相位中，绿灯信号熄灭则绿闪信号亮，绿闪信号熄灭则黄灯信号亮，黄灯信号熄灭则红灯信号亮，红灯信号熄灭则绿灯信号亮。

进一步地，S2所述X的自适应确定方法步骤如下：

S21、根据经验值和实际信号交叉口通行能力预设Y的最大值Y_max；

S22、在信号交叉口各进出口道安装统计装置对进出信号交叉口机动车数进行统计；

S23、在当前信号相位Ph_o的绿闪信号熄灭，黄灯信号亮时对统计装置进行上一个信号相位计数清零，同时开始进行当前信号相位Ph₁的机动车进出数目统计，其中，o为不为零的自然数；

S24、Y秒后，进行有无不受信号控制的专用右转车道判断，

若判断为是，则还需要进行W的大小判定，若W＝0，则Y=Y_max，X=0，若W≠0，则还需要对E的大小进行判定，若E＞0，则启动报警，请求出警，若E≤0，则令X=1，

若判断为否，则还需进行U的大小判定，若U=0，则Y=Y_max，X=0，若U≠0，则还需要对E的大小进行判定，若E＞0，则启动报警，请求出警，若E≤0，则令X=1，

其中，A-（B-C）=W，Y-Y_MAX＝E，U=A-B，A=当前相位Ph_o信号对应进口道驶入的机动车数，B=当前相位Ph_o信号对应出口道驶出的机动车数，C=当前相位Ph_o驶过专用右转车道的机动车数。

进一步地，S2所述H=3。

进一步地，S21所述Y_max=3。

进一步地，S22所述统计装置为铺设于信号交叉口的地感线圈，所述地感线圈与带计数功能的控制线路相连，所述控制线路与信号交叉口信号灯的信号配时模块相连。

进一步地，所述地感线圈铺设于信号交叉口各车道进出口处，位于信号交叉口内，紧挨安全线。

本发明的优点是：通过明确信号交叉口信号信息及其功能，避免驾驶人员混淆，提高信号交叉口的安全性和通行能力；通过自适应地配置清空时间，避免清空不完全导致交通拥堵或清空时间过长浪费交叉口通行能力；实现信号交叉口内车辆非正常情况无法清空时自动报警，提高出警效率，减少社会经济损失。将地感线圈与信号灯结合在一起，对信号交叉口的车辆进出信息进行实时统计，优化信号时长，增强信号交叉口车辆疏导能力。采用本发明，既能有效保证交叉口停车安全，又能避免交叉口内车辆清空不完全而造成交通拥堵，从而最大限度地提升交叉口通行能力。

附图说明

图1为两相位信号周期自适应清空控制示意图。

图2为四相位信号周期自适应清空控制示意图。

图3为信号交叉口地感线圈铺设方案示意图。

图4为本发明自适应方法流程图。

具体实施方式

S1、依次设置绿灯信号，绿闪信号，黄灯信号和红灯信号为一个信号相位，其中，绿灯信号表示机动车准许通行，绿闪信号表示机动车需在信号交叉口停车线外安全停车，黄灯信号表示对驶过停车线进入信号交叉口内的机动车进行清空，其余机动车禁止进入信号交叉口，红灯信号表示机动车禁止通行；

S2、设置绿灯信号时长为G秒，绿闪信号时长为H秒，黄灯信号时长为Y+X秒，红灯信号为R秒，其中，G＞0,R＞0，H＞0，Y＞0，且G、Y和R根据信号相位的通行能力和饱和度设置，H根据机动车停车反应时间设置，为经验值，G、H、Y和R为固定值，X≥0，X为一个自适应确定的值，H=3；

其中，S2所述X的自适应确定方法步骤如下：

S21、根据经验值和实际信号交叉口通行能力预设Y的最大值Y_max=3；

S22、在信号交叉口各进出口道安装统计装置对进出信号交叉口机动车数进行统计，所述统计装置为铺设于信号交叉口各车道进出口处，位于信号交叉口内，紧挨安全线的地感线圈，所述地感线圈与带计数功能的控制线路相连，所述控制线路与信号交叉口信号灯的信号配时模块相连；

S23、在当前信号相位Ph_o的绿闪信号熄灭，黄灯信号亮时对统计装置进行上一个信号相位计数清零，同时开始进行当前信号相位Ph₁的机动车进出数目统计，其中，o为不为零的自然数；

S24、Y秒后，进行有无不受信号控制的专用右转车道判断，

若判断为是，则还需要进行W的大小判定，若W＝0，则Y=Y_max，X=0，若W≠0，则还需要对E的大小进行判定，若E＞0，则启动报警，请求出警，若E≤0，则令X=1，

若判断为否，则还需进行U的大小判定，若U=0，则Y=Y_max，X=0，若U≠0，则还需要对E的大小进行判定，若E＞0，则启动报警，请求出警，若E≤0，则令X=1，

其中，A-（B-C）=W，Y-Y_MAX＝E，U=A-B，A=当前相位Ph_o信号对应进口道驶入的机动车数，B=当前相位Ph_o信号对应出口道驶出的机动车数，C=当前相位Ph_o驶过专用右转车道的机动车数；

S3、令在一个信号相位中，绿灯信号熄灭则绿闪信号亮，绿闪信号熄灭则黄灯信号亮，黄灯信号熄灭则红灯信号亮，红灯信号熄灭则绿灯信号亮。

实施例1、

如图1、图4所示，首先，根据信号交叉口情况，预设信号交叉口信号为南北方向信号和东西方向信号两个相位。

在t₀时刻，南北方向信号为绿灯信号，东西方向信号为红灯信号，此时，南北方向通行，东西方向禁行。

G秒后，即t₀+G时刻，南北方向信号为绿闪信号，东西方向为红灯信号，此时，南北方向尚未进入安全线内的机动车需在信号交叉口停车线外安全停车，东西方向禁行。

Y秒后，即t₀+G+Y时刻，南北方向信号为黄灯信号，东西方向为红灯信号，此时，南北方向禁行，东西方向禁行，驶过停车线进入信号交叉口内的机动车进行清空，其中，黄灯信号亮时对统计装置进行上一个信号相位计数清零，同时开始进行当前信号相位的机动车进出数目统计。

根据判断得出自适应值X的值，即X秒后，t₀+G+Y+X时刻，南北方向信号为红灯信号，东西方向为绿灯信号，此时，南北方向禁行，东西方向通行。

实施例2、

如图2、图4所示，首先根据信号交叉口情况，预设信号交叉口信号为南北直右方向信号、南北左转方向信号，东西直右方向信号和东西左转方向信号四个相位。

在t₀时刻，南北直右为绿灯信号，南北左转为红灯信号，东西直右为红灯信号，东西左转为红灯信号，此时，南北直右方向通行，南北左转方向禁行，东西直右方向禁行，东西左转方向禁行。

G秒后，即t₀+G时刻，南北直右为绿闪信号，南北左转为红灯信号，东西直右为红灯信号，东西左转为红灯信号，此时，南北直右方向尚未进入安全线内的机动车需在信号交叉口停车线外安全停车，南北左转方向禁行，东西直右方向禁行，东西左转方向禁行。

Y秒后，即t₀+G+Y时刻，南北直右为黄灯信号，南北左转为红灯信号，东西直右为红灯信号，东西左转为红灯信号，此时，南北直右方向禁行，南北左转方向禁行，东西直右方向禁行，东西左转方向禁行，驶过停车线进入信号交叉口内的机动车进行清空，其中，黄灯信号亮时对统计装置进行上一个信号相位计数清零，同时开始进行当前信号相位的机动车进出数目统计。

根据判断得出自适应值X的值，即X秒后，t₀+G+Y+X时刻，南北直右为红灯信号，南北左转为绿灯信号，东西直右为红灯信号，东西左转为红灯信号，此时，南北直右禁行，南北左转通行，东西直右禁行，东西左转禁行。

Claims (5)

1.一种信号交叉口自适应清空信号控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、依次设置绿灯信号，绿闪信号，黄灯信号和红灯信号为一个信号相位，其中，绿灯信号表示机动车准许通行，绿闪信号表示机动车需在信号交叉口停车线外安全停车，黄灯信号表示对驶过停车线进入信号交叉口内的机动车进行清空，其余机动车禁止进入信号交叉口，红灯信号表示机动车禁止通行；

S2、设置绿灯信号时长为G秒，绿闪信号时长为H秒，黄灯信号时长为Y+X秒，红灯信号为R秒，其中，G＞0,R＞0，H＞0，Y＞0，且G、Y和R根据信号相位的通行能力和饱和度设置，H根据机动车停车反应时间设置，为经验值，G、H、Y和R为固定值，X≥0，X为一个自适应确定的值,所述X的自适应确定方法步骤如下：

S21、根据经验值和实际信号交叉口通行能力预设Y的最大值Y_max；

S22、在信号交叉口各进出口道安装统计装置对进出信号交叉口机动车数进行统计；

S23、在当前信号相位Ph_o的绿闪信号熄灭，黄灯信号亮时对统计装置进行上一个信号相位计数清零，同时开始进行当前信号相位Ph₁的机动车进出数目统计，其中，o为不为零的自然数；

S24、Y秒后，进行有无不受信号控制的专用右转车道判断，

若判断为是，则还需要进行W的大小判定，若W＝0，则Y＝Y_max，X＝0，若W≠0，则还需要对E的大小进行判定，若E＞0，则启动报警，请求出警，若E≤0，则令X＝1，

若判断为否，则还需进行U的大小判定，若U＝0，则Y＝Y_max，X＝0，若U≠0，则还需要对E的大小进行判定，若E＞0，则启动报警，请求出警，若E≤0，则令X＝1，

其中，A-(B-C)＝W，Y-Y_MAX＝E，U＝A-B，A＝当前相位Ph_o信号对应进口道驶入的机动车数，B＝当前相位Ph_o信号对应出口道驶出的机动车数，C＝当前相位Ph_o驶过专用右转车道的机动车数；

S3、令在一个信号相位中，绿灯信号熄灭则绿闪信号亮，绿闪信号熄灭则黄灯信号亮，黄灯信号熄灭则红灯信号亮，红灯信号熄灭则绿灯信号亮。

2.根据权利要求1所述的一种信号交叉口自适应清空信号控制方法，其特征在于：S2所述H＝3。

3.根据权利要求1所述的一种信号交叉口自适应清空信号控制方法，其特征在于：S21所述Y_max＝3。

4.根据权利要求1所述的一种信号交叉口自适应清空信号控制方法，其特征在于：S22所述统计装置为铺设于信号交叉口的地感线圈，所述地感线圈与带计数功能的控制线路相连，所述控制线路与信号交叉口信号灯的信号配时模块相连。

5.根据权利要求4所述的一种信号交叉口自适应清空信号控制方法，其特征在于：所述地感线圈铺设于信号交叉口各车道进出口处，位于信号交叉口内，紧挨安全线。