CN104077920B - 独立式自适应交通信号控制系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独立式自适应交通信号控制系统及其实现方法，解决现有道路交通拥堵的问题。本发明包括第一信息采集器，第二信息采集器，以及与第一信息采集器和第二信息采集器相连并用于控制交通信号灯的交通信号控制器；其中，第一信息采集器采集车道上静止车辆情况并将信息传送至交通信号控制器；第二信息采集器采集人行道需要通行行人的情况并将信息传送至交通信号控制器。本发明通过保证每一交通路口均能根据实际交通流量优化交通信号控制，使每一路口的交通通行达到最优，提高每一路口的交通通行率，从而保障整个城市交通的顺畅，减少交通拥堵，节省时间成本，实现节能减排。

Description

独立式自适应交通信号控制系统及其实现方法

技术领域

本发明具体涉及一种独立式自适应交通信号控制系统及其实现方法。

背景技术

随着车辆的增多，交通拥堵是每个城市都面临的问题，关键在于交通信号灯的控制优化。由于城市道路为网状化情况，无法用数学的方法构建一致模型来对交通控制进行优化，故而现有的控制方法仍然无法解决交通拥堵的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种独立式自适应交通信号控制系统，解决现有道路交通拥堵的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

独立式自适应交通信号控制系统，包括第一信息采集器，第二信息采集器，以及与第一信息采集器和第二信息采集器相连并用于控制交通信号灯的交通信号控制器；

其中，第一信息采集器采集车道上静止车辆情况并将信息传送至交通信号控制器；

第二信息采集器采集人行道需要通行行人的情况并将信息传送至交通信号控制器。

进一步地，所述第一信息采集器通过设置于车道上的车辆检测器采集车道上静止车辆情况；所述第二信息采集器通过设置于人行道两端的信号按钮采集人行道需要通行行人情况。其中，信号按钮可设置于行人红绿灯标识牌的下部，当有人需要过马路时只需按下此按钮，将会把信号传送至第二信息采集器，随后传送至交通信号控制器，交通信号控制器便会控制红绿灯变化，使得行人能够安全的通过人行道。

上述独立式自适应交通信号控制系统的实现方法，包括以下步骤：

（1）第一信息采集器采集车道上的数据，第二信息采集器采集行人的数据；

（2）第一信息采集器和第二信息采集器将采集的数据传送至交通信号控制器；

（3）交通信号控制器对接受的数据进行分析，按照分析结果控制交通信号灯。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明通过保证每一交通路口均能根据实际交通流量优化交通信号控制，使每一路口的交通通行达到最优，提高每一路口的交通通行率，从而保障整个城市交通的顺畅，减少交通拥堵，节省时间成本，实现节能减排。

附图说明

图1为本发明中十字路口交通信号控制系统示意图。

图2为本发明中丁字路口交通信号控制系统示意图。

图3为本发明中单一路口交通信号控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

独立式自适应交通信号控制系统，包括第一信息采集器，第二信息采集器，以及与第一信息采集器和第二信息采集器相连并用于控制交通信号灯的交通信号控制器；

其中，第一信息采集器采集车道上静止车辆情况并将信息传送至交通信号控制器；

第二信息采集器采集人行道需要通行行人的情况并将信息传送至交通信号控制器。

本发明的实际实现方法如下：如图1所示，当路口为十字路口时，x1、x2、x3、y1、y2、y3、m1、m2、m3、n1、n2、n3为车辆检测器，检测所在位置的静止车辆，有车辆时其值为1，没有车辆时其值为0，上述检测器的数据均传送至第一信息采集器。

t1、t2、t3、t4为人行道通行行人信息采集器，有行人需要通过时其值为1，没有行人需要通过时其值为0，上述采集的数据均传送至第二信息采集器。

交通信号控制器接收第一信息采集器和第二信息采集器的信息，并根据所设计方法控制交通信号灯；交通信号灯分直行和左转两种模式；人行道红绿灯控制与现有规则一致。其具体的控制方法如下：

根据通行车辆情况和道路重要程度，计算车辆通行指数Z，公式如下：

其中K为道路重要度，在1～2间取实数值。为车道通行度，在2～3间取实数值，表示本时序内B、C车道通过车辆情况。

在本时序结束前2秒。计算出Z值，并根据以下公式依据Z值计算下一时序的A、D车道的直行绿灯持续时间T：

其中，t为本时序B、C车道的直行绿灯持续时间，β为在1～2间的常数值，可动态调整。

下一时序的A、D车道的左转绿灯持续时间，计算如下：,其中γ为在0～1间的常数值，可动态调整。

当Z=0时，1）且当x1、x2、x3、y1、y2、y3、m1、m2、m3、n1、n2、n3、t1、t2、t3、t4均为0时，交通信号灯保持现有状况不切换时序，如Z值发生变化，则按上述规则确定下一时序的变化；2）且当t2、t4≠0时，则A、D车道直行绿灯亮；t1、t3≠0时，则B、C车道直行绿灯亮。

如图2所示，当路口为丁字路口时，x1、x2、x3、y1、y2、y3、n1、n2、n3为车辆检测器，检测所在位置的静止车辆，有车辆时其值为1，没有车辆时其值为0；上述检测器的数据均传送至第一信息采集器。

t1、t2、t3为人行道通行行人信息采集器，有行人需要通过时其值为1，没有行人需要通过时其值为0；上述采集器的数据均传送至第二信息采集器。

交通信号控制器接收第一信息采集器和第二信息采集器的信息，并根据所设计方法控制交通信号灯；交通信号灯分直行和左转两种模式；人行道红绿灯控制与现有规则一致。其具体的控制方法如下：

根据车辆情况和道路重要程度，计算车道通行指数Z，公式如下：

其中K为道路重要度，在1～2间取实数值。为车道通行度，在2～3间取实数值，表示本时序内B车道通过车辆情况。

在本时序结束前2秒，计算Z值，根据以下公式依据Z值计算下一时序的A、D车道的直行绿灯持续时间T：

其中，t为本时序B车道的左转绿灯持续时间，β为在1～2间的常数值，可动态调整。

下一时序的A车道的左转绿灯持续时间，计算如下：，其中γ为在0～1间的常数值，可动态调整。

当Z=0时，1）且当x1、x2、x3、y1、y2、y3、m1、m2、m3、n1、n2、n3、t1、t2、t3、t4均为0时，交通信号灯保持现有状况不切换时序，如Z值发生变化，则按上述规则确定下一时序的变化；2）当t20，则A、D车道直行绿灯亮；t10，则B车道左转绿灯亮；t30，则A、B、D车道均为红灯。

如图3所示，当路口为单一路口时，x1、x2、x3、n1、n2、n3为车辆检测器，检测所在位置的静止车辆，有车辆时其值为1，没有车辆时其值为0；上述检测器的数据均传送至第一信息采集器。

t1、t3为人行道通行行人信息采集器，有行人需要通过时其值为1，没有行人需要通过时其值为0；上述采集器的数据均传送至第二信息采集器。

交通信号控制器接收第一信息采集器和第二信息采集器的信息，并根据所设计方法控制交通信号灯；交通信号灯分直行和左转两种模式；人行道红绿灯控制与现有规则一致。其具体的控制方法如下：

当t1、t3=0时，保持A、D车道直行绿灯不变；当t1或t3≠0时，10秒后A、D车道直行红灯亮，持续时间为30秒后转为直行绿灯亮。

本发明对三种不同的路口均设定了控制方法，有效的避免了交通路口拥堵现象。其主要是根据各车道上的车辆检测器检测车道上静止车辆的情况，然后确定是否需要变灯，是否需要延长车辆较多车道顺利通行。具体则是根据上述的公式进行计算，从而达到准确的控制交通信号灯。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.独立式自适应交通信号控制系统，其特征在于，包括第一信息采集器，第二信息采集器，以及与第一信息采集器和第二信息采集器相连并用于控制交通信号灯的交通信号控制器；

其中，第一信息采集器采集车道上静止车辆情况并将信息传送至交通信号控制器；第二信息采集器采集人行道需要通行行人的情况并将信息传送至交通信号控制器；

所述第一信息采集器通过设置于车道上的车辆检测器采集车道上静止车辆情况；所述第二信息采集器通过设置于人行道两端的信号按钮采集人行道需要通行行人情况；

实现方法如下：

(1)第一信息采集器采集车道上的数据，第二信息采集器采集行人的数据；

(2)第一信息采集器和第二信息采集器将采集的数据传送至交通信号控制器；

(3)交通信号控制器对接受的数据进行分析，按照分析结果控制交通信号灯；

当为十字路口时，实现方法如下：

根据通行车辆情况和道路重要程度，计算车辆通行指数Z，公式如下：

$Z=(\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}xi+\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}ni)-\mathrm{\τ}*K(\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}yi+\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}mi)$

其中，xi、yi、mi、ni均为车辆检测器，检测到有车辆静止时为1，无车辆静止时为0，K为道路重要度，在1～2间取实数值；τ为车道通行度，在2～3间取实数值，表示本时序内横向车道通过车辆情况；

在本时序结束前2秒；计算出Z值，并根据以下公式依据Z值计算下一时序的纵向车道的直行绿灯持续时间T：

$T=\left\{\begin{array}{cc}t,& Z=0\\ (1+\mathrm{\&beta;})*t,& Z>0\\ (1-\mathrm{\&beta;})*t,& Z<0\end{array}\right.$

其中，t为本时序横向车道的直行绿灯持续时间，β为在1～2间的常数值，可动态调整；

下一时序的纵向车道的左转绿灯持续时间T′，计算如下：T′＝γT,其中γ为在0～1间的常数值，可动态调整；

当为丁字路口时，实现方法如下：

根据车辆情况和道路重要程度，计算车道通行指数Z，公式如下：

$Z=0.5*(\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}xi+\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}ni)-\mathrm{\&tau;}*K\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}yi$

其中xi、yi、ni均为车辆检测器，检测到有车辆静止时为1，无车辆静止时为0，K为道路重要度，在1～2间取实数值；τ为车道通行度，在2～3间取实数值，表示本时序内横向车道通过车辆情况；

在本时序结束前2秒，计算Z值，根据以下公式依据Z值计算下一时序的纵向车道的直行绿灯持续时间T：

$T=\left\{\begin{array}{cc}t,& Z=0\\ (1+\mathrm{\&beta;})*t,& Z>0\\ (1-\mathrm{\&beta;})*t,& Z<0\end{array}\right.$

其中，t为本时序横向车道的左转绿灯持续时间，β为在1～2间的常数值，可动态调整；

下一时序的纵向车道的左转绿灯持续时间T′，计算如下：T′＝γT，其中γ为在0～1间的常数值，可动态调整。