CN105185130B - 一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其能解决现有干线交叉口信号协调控制方法存在的不能很好地根据交通流量变化对交通信号控制的周期、方案和相位差进行实时地、灵活地优化调整的缺陷，有效提高交叉口的绿灯利用率和通行能力，降低停车次数，保证干线绿波协调控制效果，同时实现了信号协调控制方案的快速转换，消除了信号协调控制方案转换过程中所产生的交通影响。其通过实时监测各交叉口的交通流数据，实时计算最佳的协调控制公共周期值，优化调整城市干线交通信号协调控制方案，选定最优的相位差，实现干线交通信号协调控制方案快速适应道路交通流的变化，从而提高干线交通信号协调控制的效果。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通信号系统控制技术领域，具体为一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法。
背景技术
在城市交通中，交通干线承担了大量的交通负荷，干线的交通畅通对改善城市交通状况往往具有很大作用。交叉口信号间的协调优化，使得交通流在交叉口处遇到绿灯信号而不需停车等待，形成道路双向交通流的“绿波带”，从而极大地改善交通拥堵现象。
目前，城市干线道路上交叉口间的信号协调控制方案都是采用固定的信号周期，各交叉口的信号控制周期和方案不能及时根据交通流量的变化实时调整，导致交叉口的各相位绿灯时间也不能及时地根据绿信比进行调整来满足交通流的变化。现有的干线协调控制方法在制定协调控制方案时，通常对全天24小时划分若干时段，通过设定固定的时间点对干线的信号协调控制方案进行更换，以实现信号控制周期和方案适应交通流变化的目的，未能实现实时地根据交通流量的变化来自动调整干线协调控制方案。
而在不同信号周期的协调控制方案转换过程中，为实现控制方案尽快运行到位，各交叉口的信号周期须根据各品牌的交通信号控制机内的固定算法进行调整，来实现信号控制的周期、相位差达到指定的数值，从而实现干线的协调控制；此过程均需持续几个信号周期，各交叉口的信号控制方案不能根据不同的交叉口交通流量情况进行个性化地优化调整，在其过程中，可能会对个别交叉口的交通运行状况产生消极的影响，出现绿灯时间浪费或排队过长的现象。
因此，现有干线交叉口信号协调控制方法不能很好地根据交通流量的变换对交通信号控制的周期和方案进行实时地、灵活地优化调整，信号协调控制方案的控制效果还有进一步提升的空间；同时，在不同的信号协调控制方案的变换过程需要持续一定的时间，期间的信号控制方案未能很好地适应交通流的情况，易出现绿灯时间浪费或排队过长的现象。
发明内容
本发明提供了一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其能解决现有干线交叉口信号协调控制方法存在的不能很好地根据交通流量的变换对交通信号控制的周期、方案和相位差进行实时地、灵活地优化调整，及不同信号协调控制方案切换过程中可能出现绿灯时间浪费或排队过长现象的缺陷，提高干线绿波协调控制的效果。
一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其特征在于：其包括以下步骤
(1)选择协调方向起始端的交叉口为相位差的起始基准点，并对所述起始基准点的下游协调方向上的其他交叉口依次编号；
(2)采集所述协调方向上各交叉口的交通流量数据，并根据所述交通流量数据计算各交叉口的权重值Qi；
(3)根据所述交通流量数据计算单点控制模式下各交叉口的最佳信号周期Ti和绿信比ki，根据所述各交叉口的权重值Qi，采用加权法计算干线交通信号协调控制方案的公共周期值T公；
(4)计算所述公共周期值T公与原公共周期值T原之间的差值的绝对值|ΔT|，若所述|ΔT|＜T0则重复所述步骤(2)、(3)直至所述|ΔT|≥T0，其中T0≥4，当所述|ΔT|≥T0则将所述协调方向上沿线各交叉口的交通信号控制周期统一执行所述公共周期T公，并计算各交叉口在协调控制模式下的交通信号控制配时方案；
(5)计算各相邻交叉口间的相对相位差值yi；
(6)结合所述公共周期T公和所述各相邻交叉口间的相对相位差值yi，计算各相邻交叉口间的绝对相位差值Yi；
(7)根据所述步骤(4)得到的所述各交叉口在协调控制模式下的交通信号控制配时方案和所述步骤(6)得到的所述绝对相位差值Yi，制定干线交通信号协调控制方案；
(8)从所述相位差的起始基准点开始，按照所述各相对相位差值yi的时间间隔，所述各交叉口依次执行所述步骤(7)所得到的干线交通信号协调控制方案。
进一步的，所述步骤(2)采集的所述协调方向上各交叉口的交通流量数据包括所述各交叉口的上一周期的各流向交通流量、总交通流量Hi、道路通行能力Ci、以及车辆到达率Di的时间变化曲线；
所述步骤(2)权重值Qi的计算方法是其中
进一步的，所述步骤(4)中所述各交叉口在协调控制模式下的交通信号控制配时方案是根据所述各交叉口在单点控制模式下的最佳信号周期Ti和绿信比ki计算确定。
进一步的，所述步骤(5)中各相邻交叉口间的相对相位差值yi的计算过程为，由所述协调方向上车辆到达率Di的时间变化曲线，结合协调方向的绿灯时间ti和车辆到达率Di，确定在协调方向的绿灯时间ti内到达的车辆数最大时本交叉口协调方向绿灯开始时间点相对上游交叉口协调方向绿灯开始时间点的相对相位差值yi，即各相邻交叉口间的相对相位差值yi。
进一步的，所述步骤(6)中各相邻交叉口间的绝对相位差值Yi的计算过程为，计算从所述相位差的起始基准点沿协调方向至该交叉口的相对相位差值的合计值∑yi，再将所述合计值∑yi对所述公共周期值T公取余，即为该交叉口的绝对相位差值Yi。
进一步的，所述步骤(8)中新的交通信号协调控制方案的开始执行时间是按照所述相对相位差值yi的时间间隔依次执行。
本发明一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其通过实时监测协调方向上各交叉口的交通流运行状态、实时优化调整城市干线交通信号协调控制方案、实现干线交通信号协调控制方案快速适应交通流的变化，从而提高交叉口的绿灯利用率，有效解决了现有干线交叉口信号协调控制方法存在的不能很好地根据交通流量的变换对交通信号控制的周期和方案进行实时地、灵活地优化调整，及信号协调控制方案转换过程中可能出现的绿灯时间浪费或排队过长现象的缺陷，提高干线绿波协调控制的效果。
附图说明
图1为本发明一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法的控制流程示意图。
具体实施方式
见图1，一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其包括以下步骤：
(1)选择协调方向起始端的交叉口为相位差的起始基准点，该交叉口的绝对相位差值设为0，交叉口编号i＝1，顺沿协调方向其他交叉口的编号i＝2,3,4,……,n。
(2)采集所述协调方向上各交叉口的各流向交通流量、总交通流量Hi、道路通行能力Ci、以及车辆到达率Di的时间变化曲线等交通流量数据，并根据所述交通流量数据计算各交叉口的权重值其中
(3)采用HCM法计算每个交叉口在采用单点控制模式下的最佳信号周期Ti和绿信比ki；
结合每个交叉口的最佳信号周期Ti和各交叉口的权重值Qi，采用加权法计算干线交通信号协调控制方案的公共周期值T公。
(4)计算所述公共周期值T公与原公共周期值T原之间的差值的绝对值|ΔT|，若所述|ΔT|＜T0则重复所述步骤(2)、(3)直至所述|ΔT|≥T0，其中T0≥4，当|ΔT|≥T0则将协调方向上沿线各交叉口的交通信号控制周期统一执行所述公共周期T公，并计算各交叉口在协调控制模式下的交通信号控制配时方案。
(5)根据协调方向上车辆的到达率Di的时间曲线图，结合协调方向的绿灯时间ti和车 辆到达率Di，确定当在协调方向的绿灯时间内到达的车辆数最大时，本交叉口协调方向绿灯开始时间点相对上游交叉口协调方向绿灯开始时间点的相对相位差值yi，即两交叉口间的相对相位差值，即实现协调控制方向在有限的绿灯时间内通行能力最大、平均停车次数最小。
(6)结合公共周期T公，计算各交叉口的绝对相位差值Yi：计算从所述相位差的起始基准点沿协调方向至该交叉口的相对相位差值的合计值∑yi，并除以公共周期值T公，余数即为该交叉口的绝对相位差值Yi。
(7)根据步骤(4)得到的调整后的各在协调控制模式下的交通信号控制配时方案和步骤(6)得到的各交叉口的绝对相位差Yi，制定干线交通信号协调控制方案。
(8)以相位差的起始基准点开始，按照相对相位差值yi的时间间隔依次执行步骤(7)得到的干线交通信号协调控制方案。
本发明变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其步骤(2)中采用交叉口饱和度来计算交叉口的权重值，步骤(3)中采用了加权法来计算干线交通信号协调控制方案的公共周期值T公，从而有效避免传统方法中指定各交叉口中周期的最大值为公共周期而出现的小路口因周期过大出现绿灯时间浪费、红灯时间等待过长、通行效率低的问题；步骤(7)中计算各相邻交叉口之间的相对相位差值，其能克服现有先设定绿波速度、然后测量交叉口间的距离、再用距离除以速度计算相位差的方法存在的绿灯损失时间多、通行能力较低的问题，从而实现现有方案条件下的通行能力最大、绿灯时间利用率最高；步骤(8)中，其以相位差的起始基准点开始，按照相对相位差值yi的时间间隔依次执行步骤(7)得到的干线交通信号协调控制方案，从而避免以往同一时间点开始执行新的协调控制方案所导致的过渡时间段内的交通拥堵和绿灯时间浪费等问题。
Claims (6)
1.一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其特征在于：其包括以下步骤
(1)选择协调方向起始端的交叉口为相位差的起始基准点，并对所述起始基准点的下游协调方向上的其他交叉口依次编号；
(2)采集所述协调方向上各交叉口的交通流量数据，并根据所述交通流量数据计算各交叉口的权重值Qi；
(3)根据所述交通流量数据计算单点控制模式下各交叉口的最佳信号周期Ti和绿信比ki，根据所述各交叉口的权重值Qi，采用加权法计算干线交通信号协调控制方案的公共周期值T公；
(4)计算所述公共周期值T公与原公共周期值T原之间的差值的绝对值|ΔT|，若所述|ΔT|＜T0则重复所述步骤(2)、(3)直至所述|ΔT|≥T0，当所述|ΔT|≥T0则将所述协调方向上沿线各交叉口的交通信号控制周期统一执行所述公共周期T公，并计算各交叉口在协调控制模式下的交通信号控制配时方案，其中T0≥4；
(5)计算各相邻交叉口间的相对相位差值yi；
(6)结合所述公共周期T公和所述各相邻交叉口间的相对相位差值yi，计算各相邻交叉口间的绝对相位差值Yi；
(7)根据所述步骤(4)得到的所述各交叉口在协调控制模式下的交通信号配时控制方案和所述步骤(6)得到的所述绝对相位差值Yi，制定干线交通信号协调控制方案；
(8)从所述相位差的起始基准点开始，按照所述各相对相位差值yi的时间间隔，所述各交叉口依次执行所述步骤(7)所得到的干线交通信号协调控制方案。
2.根据权利要求1所述的一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其特征在于：所述步骤(2)采集的所述协调方向上各交叉口的交通流量数据包括所述各交叉口的上一周期的各流向交通流量、总交通流量Hi、道路通行能力Ci、以及车辆到达率Di的时间变化曲线。
3.根据权利要求2所述的一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其特征在于：所述步骤(2)权重值Qi的计算方法是其中
4.根据权利要求2所述的一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中所述各交叉口在协调控制模式下的交通信号控制配时方案是根据所述各交叉口在单点控制模式下的最佳信号周期Ti和绿信比ki计算确定。
5.根据权利要求3所述的一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中各相邻交叉口间的相对相位差值yi的计算过程为，由所述协调方向上车辆到达率Di的时间变化曲线，结合协调方向的绿灯时间ti和车辆到达率Di，确定在协调方向的绿灯时间ti内到达的车辆数最大时本交叉口协调方向绿灯开始时间点相对上游交叉口协调方向绿灯开始时间点的相对相位差值yi，即各相邻交叉口间的相对相位差值yi。
6.根据权利要求4所述的一种变周期下的道路交叉口间的信号协调控制方法，其特征在于：所述步骤(6)中各相邻交叉口间的绝对相位差值Yi的计算过程为，计算从所述相位差的起始基准点沿协调方向至该交叉口的相对相位差值的合计值∑yi，再将所述合计值∑yi对所述公共周期值T公取余，即为该交叉口的绝对相位差值Yi。
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