CN105427629A - 道路交通红绿灯自适应控制的一种实现技术 - Google Patents

Abstract

本发明关于红绿灯定时自适应控制的思路是在止行线前对行进车辆实施观测，根据车与车之间的距离间隔或等价的时间间隔来判断是否该车道已经无车或车辆稀疏。红绿灯自适应控制系统方案是在传统信号机控制方案上加装若干检测传感器构成。提出了三个层次的自适应控制机制。第一层次以缩短路口空等时间为目标，即当检测到当前开启的一组车道无车或稀疏时，可以提前关断这组车道。第二层次是使得红绿灯定时控制参数能够随交通状况进行自动调整，更接近最佳。第三层次是要求检测传感器能提供准确交通流信息，为区域或城域交通智能管理提供基础。本发明还提出了检测传感器与信号机的通讯方案。

Description

道路交通红绿灯自适应控制的一种实现技术

技术领域

本专利涉及道路交通控制领域，提出红绿灯自适应控制的一种实现技术。

技术背景

红绿灯定时控制的科学性直接影响路口通行效率。现行的定时控制方案是基于事先用人工采集的路口车流量统计数据基础上制定的，总体看已经具有较好的合理性。然而，现行的定时控制方案是固定的，在路口交通状况变化时，没有自适应调整定时方案的功能。就单个路口而言，如果某个方向的绿灯开放时间总是偏短，会造成车辆积压占道；如果开放时间偏长，会造成路口空等，降低通行效率。

红绿灯定时的自适应调整是一个受到广泛关注的问题。不少研究者提出了一些方法，这些方法多数受限于缺乏合理的传感器，来实时和准确地提供路口现场的交通状况统计。一种合理的自适应调整定时方法是基于以下底层原理来考虑的。假定有一个路况传感器能够统计止行线后待行车辆的数量，根据放行这批车辆需要的时间估计，来决定绿灯开启时间最大值。实施这个方法的前提是有一个具有所述统计功能的路况传感器。技术上的困难在于，待行车辆已处于停止状态，大多数传感器不适合于对停止车辆的监测。例如地感线圈容易感应车辆通过时感应场的变化，当车辆停止时会缺乏感应信息；激光传感器需要车辆移动造成遮挡变化来计数，难以得到路段上停止车辆的统计信息。视频传感器对检测移动车辆可以做得很好，对长路段(例如100米或更长)上停止车辆的检测统计是否好用还未见报道。使用线性调频连续波(FLMCW)雷达能够感应车辆的存在，当车处于停止状态时也能提供需要的信息，但适合于这种应用的雷达目前价格比较贵，难以大量进入应用市场。因此，红绿灯自适应调整应用市场上还未能实际地展开。

从原理上说，上一段文字描述的方法是基于对待行车辆的统计来考虑的。大致的做法是，每次绿灯开启后尽量让待行车辆通过，而对赶路车辆进行适当限制。由于在车道方向对上待行车辆数量进行统计的代价较高或目前难以实施，不得不考虑效果接近的其他方法。

本发明基于达到自适应调整定时的不同思路，由此引出不同的实施方案和调整算法。

发明内容

考查路口行车的实际情形可以发现，绿灯开启后，车辆通过的行为有一定的规律性特征：原来排队待行车辆陆续启动，车与车的距离逐步拉开，但车距不会太大；车接着车通过止行线的时间间隔大致是均匀。但后续赶路的车辆之间的距离会逐步增大较多，车接着车通过止行线的时间间隔会逐步更多地拉长。本发明的基本思路正是利用这些特征来形成的。

本发明的基本思路是，绿灯开放时间可以依据放行后通行车辆的密集程度来估计和调整，特别是可以根据车与车之间的距离间隔或通过检测区上一个参考地标的时间间隔来估计和调整。设置车辆监测传感器，将该传感器的检测区安排在止行线前一定距离上(例如，5～10米)，使得当车辆通过路口时必须通过检测区，并且车辆已进入行驶状态。当车辆通过检测区时，传感器必须有能力检测到每个车头和车尾。一旦绿灯开启，传感器总是检测每个车的车尾和等待下一个车的车头出现的时间间隔，将此时间间隔记为Tn_int。如果Tn_int时间很短，例如小于一个事先指定的门限值Tn_thr，则Tn_int置零，检测车尾-车头和记录新Tn_int的过程重复；如果出现Tn_int大于门限值Tn_thr时下一个车头还未出现，则传感器向信号控制机发送一个表达“本车道已无车辆或通过车辆很稀疏”的“通知信息”，可以用符号记为Sn，n是车道编号。当信号控制机收到Sn时，可以提前关断车道n对应的绿灯，同时按事先规定的顺序，启动后续的绿灯开启过程。考虑这种切换机制时必须考虑对“无车或车辆稀疏”的判断尽量准确；实现方案要求的硬件增加量最少；实现代价最低；新切换机制需要的修改必须以原有的红绿灯定时控制方案为基础；以及交通管理的其他要求。

首先考虑对监测传感器的要求。一个基本要求是监测传感器能够准确地检测和分辨每辆通过车辆的车头和车尾，给出检测到车头和车尾的时刻或车间的距离。传感器检测信息传送给红绿灯信号控制机(以下简称信号机)，需考虑传感器到信号机的通讯问题，因为交通口的绿灯可能同时开启多个，一个信号机可能需要同时与几个传感器通讯。

本发明中最基本的红绿灯自适应控制系统是在原有的红绿灯控制系统(含各个红绿灯组、信号机和信号及供电连接电缆)的基础上，对应每个红绿灯组加装一组检测传感器来构成，同时在每只传感器和信号机之间需添加数据通讯线路或无线通讯联系。

实际中，一个交通口有多个路口，一个路口可能有多个通道，例如直行、左拐、右拐，每个通道可以配置一个检测传感器。这样，一个路口可能需要配置多个传感器，各个传感器的检测区彼此靠近。如果用雷达作为传感器，几只雷达可安装在路口附近设置的水泥支撑杆架的同一个横臂上。如果使用线圈传感器，不需要水泥支撑杆设施，但在城市交通口敷设线圈是否许可，是应用方必须事先考虑的问题。视频传感器原则上可以如同雷达那样安装。为了简化连接线路，一个路口的几只传感器都连接到一个集线器上，由集线器以有线或无线方式与信号机通信。另一种传感器的选取是每个路口使用一只断面雷达，它能够检测和区分该路口的各个车道，并区分通过车辆的车头和车尾。这种路口断面雷达与纵向路况雷达相比实现技术要简单些，但和一组窄波束雷达或成组雷达相比，其实现价格的差异还需要根据市场实际进行评估。

图1示出了一个交通口的红绿灯自适应控制系统框图。图1中，1是交通信号控制机；2是用于路口的一组红绿灯，交通口的每个路口原则上都会配置一组红绿灯，一个交通口的所有红绿灯组都汇集到一个交通信号控制机里实施控制；3是由交通信号控制机到红绿灯的控制信号连接线。图1中，1、2、3标识的部分是红绿灯控制系统的原有部分。本发明中增添的部件由4、5、6三部分组成，其中5是一个路口的一组监测传感器，它们检测路面对应的检测区上车辆的通过信息；6是一个信号集线器，最简单的情况下，它可能是将若干数据通信线并联地接在一起的一个接线板；4是一个信号集线器与交通信号控制机之间的互联电缆。一个交通口会有多个路口，一个路口有几个通道(车道)会因地不同，相应地，它们对应的检测传感器数量可能也不尽相同。这些检测传感器编号为5a，5b，5c，等等。此外，各个路口的情况会等同地分析，因此在图1中用(1)、(2)、...(M)表示M个路口，每个路口配置有性质相同的部件和连接电缆使用相同的编号，便于解说的简单性和清楚性。

图2示出了一个交通口的示意图。该图中同时示出了该交通口中一个路口的红绿灯自适应控制方案配置例子。图2中各个部件和连接电缆的编号1～6与图1是完全对应的。图2的例子中使用了3只雷达作为一个路口的检测传感器。因为在图2的例子中有三种车道类型(直行、左拐、右拐)，需要使用三只监测传感器并形成三个检测区(此处是照射区)如图2中标号8、9、10所示。图2中标号7示意人行横道。在图2的方案中如果在信号集线器上和信号机上增添一对无线收发器(无线modem)，就可以将有线连接电缆4去掉。

图3示出了一个路口的红绿灯自适应控制方案配置的另一个例子。在这个例子中使用了一只断面雷达5作为检测传感器，而不是使用一组雷达。断面雷达的波束在方位向较窄，而在俯仰向很宽；在路面形成的照射区在道路纵向较窄，在横向很宽，能够覆盖一个路口的全部车道。断面雷达通常使用线性调频连续波(FLMCW)体制，能够区分不同车道和对各个车道的通行车辆进行检测。因此，断面雷达能够提供多个窄波束雷达同样的检测信息，断面雷达本身同时具有图2中集线器的功能。图2中的三个照射区在图3中合并成一个照射区。

由于一个交通口有多个红绿灯组，对应地有多个传感器。为了实施管理，各个红绿灯组是事先编号的，并且事先有一个开启-关闭顺序，由信号机按顺序实施管理。因此，每个车道-传感器因对应着绿灯就有了编号。如果使用断面雷达作传感器，雷达有能力对车道进行区分，这和使用一组窄波束雷达在功能上并无区别。

为了实现基本的红绿灯自适应控制，传感器输出信号可以很简单。首先是，绿灯开启需要对每个通道n规定一个最短开启时间Tn_min，当开启时间Tn_on＜Tn_min时，传感器不需要输出任何检测信号。Tn_min主要决定于行人过路需要的最短时间，这个时间由路口行人统计决定，并由信号机管理。因此，传感器可以在Tn_on＞＝Tn_min时进行车辆检测。其次，传感器检测车尾-车头时间间隔Tn_int小于一个事先指定的门限值Tn_thr时，只是需要置Tn_int＝0，传感器也不需要输出检测信号。当绿灯开启时间Tn_on大于事先规定的最长时间Tn_max时，绿灯被强制关断，也不要传感器干预。自适应控制只发生在条件

Tn_min＜Tn_on＜Tn_max

&Tn_int＞＝Tn_thr

都得到满足时，可以认定为“本车道已无车或稀疏”，因此时间间隔门限值是一个对车辆稀疏性的判别指标。车间距也可以作为自适应控制条件。为此，需要事先按经验估计一个距离门限值Dn_thr。传感器需要测量通过车辆的速度。假定刚刚通过的车辆速度为V，Dn_int＝V×Tn_int是刚刚通过的车辆已经离去的距离。如果Dn_int＝V×Tn_int＞Dn_thr时还未检测到下一个车头，就可以判定为“无车或稀疏”。因此，距离间隔门限值也是一个对车辆稀疏性的判别指标。综合起来，更完整的自适应控制条件为

Tn_min＜Tn_on＜Tn_max

&((Tn_int＞＝Tn_thr)OR(Dn_int＞＝Dn_thr))(1)

当条件(1)得到满足时，传感器需要发送一个信号Sn“通知”信号机，表明“该车道已无通过车辆或通过车辆很稀疏”。这个“通知”可以只是一个车道-传感器编号，而车道-传感器编号是不可少的。

实际中，交通口的红绿灯一般是成组切换的，同时开启-关闭的绿灯可能不是一个，而是多个，并且可能不在同一组中。因此，已开启的各个传感器-绿灯通道都满足所述的自适应控制条件时，信号机才可以提前转换到开启下一组绿灯。

保证控制条件(1)的确实性以及Tn_thr和Dn_thr的选择决定着自适应调整方法的成效。典型路口的实际测试表明，如果取Tn_min＝20秒，在Tn_on＞Tn_min的条件下，成队过路的车辆过路口的速度趋于匀速，大致在15km/H～25km/H之间(约4m/s～7m/s)，车间间隔扩大至10米到20米。待行车辆大致以25辆/分～40辆/分的速率通过传感器检测区。车辆间隔时间Tn_int的分散性较大，大致在1～4秒以内。间隔时间超过5秒或车距大于30米以后，一般不会有排队通过的车辆。在这个例子中，取Tn_thr＝5秒及Dn_thr＝30米有合理性。一个交通现场的多次观测例子：时间上午9:30，一组绿灯开启后，大约60秒后全部排队车辆通过完成，而Tn_max＝90秒。如果用Tn_thr＝6秒，Dn_thr＝30米可以保证70秒内绿灯切换。一组绿灯的开启周期由90秒降低到70秒，路口等待时间减少了约22％。

本发明中的自适应机制不仅是通过检查条件(1)，以缩短绿灯开启时间，还包括对每个路口指定的定时控制参数Tn_thr、Dn_thr和Tn_max的自适应调整。就常规认识而言，Tn_thr和Dn_thr的调整主要依靠经验统计。大致来说，所述时间间隔门限值和距离间隔门限值需要根据不同交通状况下区分排队车和赶路车的时间间隔统计和距离间隔统计来估计。经验认为在交通比较拥堵的情况下，较好的管理策略是尽量让排队待行的车辆全部通过，而对赶路通过的车辆可缓放行。当绿灯放行后，排队待行的车辆通常车距较近，而赶路车辆的车距会越来越大。利用这个性质，可以在不同交通状况下，实地观测车距Dn_int和时间间隔Tn_int两个数据的统计值来大致判断是待行车辆还是赶路车辆，从而得到合理的经验估计值Dn_thr和Tn_thr。但一个数据是否真正合用，还需要大量的交通试验统计或交通流仿真试验才能做出有效的评估。

Tn_max的自适应调整在概念上比较容易处理，方法如下。如果一个路口的一组绿灯出现提前切换的情况，说明为该组绿灯设置的Tn_max偏大，可以按一个很小的调整步将Tn_max调小，例如按语句

Tn_max＜＝0.95*Tn_max；

IfTn_max＜＝Tn_min，Tn_max＝Tn_min；end；

反之，如果一组绿灯没有出现提前关断情况，则Tn_max可以适当加大，但必须有一个最大上限值Tn_max_limit：

Tn_max＜＝1.05*Tn_max；

IfTn_max＞＝Tn_max_limit，Tn_max＝Tn_max_limit；end；

这里，Tn_max_limit可以根据拥堵情况下的切换策略来选定。

归结起来说，基本的红绿灯自适应控制系统中，传感器的基本功能是按照条件(1)向信号机提供“通知”信号Sn，在最简单的情况下，Sn就是该车道-传感器编号。

在基本的红绿灯自适应控制系统中，传感器输出信号可以按询问-回答方式传送给信号机。对同时开启的若干个绿灯，信号机按事先规定的顺序，向绿灯对应的传感器发送询问信号，在最简单的情况下，询问信号是各个车道-传感器编号，只有编号相符的传感器或传感器中的一个通道，如果有信号输出的话，向信号机给出回答信号，而回答信号也可以是该车道-传感器(通道)编号。无信号输出的传感器(通道)，需要给出一个表示“本车道无检测信号输出”的回答。这样，一只传感器(通道)如果产生了“通知”信号，只需为该通道存放一个输出标记1。当有询问信号时，传感器检查是否询问本传感器或传感器中的一个通道。如是询问本传感器，并且本传感器(通道)的输出标记为1，则传感器向信号机传送表达“本车道已无车辆或通过车辆很稀疏”的“通知信息”；否则，传感器向信号机给出“本车道无检测输出”的回答。

由于红绿灯自适应控制系统中每个通道都有监测传感器，利用这些传感器进行交通流统计有重要意义。每个通道的交通流统计能够为确定各个通道开关基本参数提供科学依据。具体地说，给每个通道规定的定时控制参数Tn_min、Tn_max的合理值是和现场交通流统计相关的。在一天的不同时段，交通流统计不同，最合理的切换周期应该不同，这是基础层面的自适应需求。经验表明，在拥堵时段，适当增加某个或多个通道的Tn_max能加快拥堵的缓解，但这有一个上限值Tn_max_limit。

为了得到交通流统计，传感器就不仅仅需要提供某通道无车或稀疏的通知信息，还必须提供绿灯开启时段上该通道上通过车辆的统计信息。基本的统计信息包括：通道编号；绿灯开启时刻和开启时间长度；在开启时段上是否发生提前(自适应)关断；开启时间上通过的大车数量和小车数量。

对通过车辆数量和类型的统计必须由传感器来完成。由于雷达或线圈传感器对太低速车辆的检测误差都会增大，主要是受到低频噪声限制(典型地是1/f噪声)，直接影响检测车头和车尾出现时刻的准确性。为了进行车辆统计，检测传感器就不能在Tn_min时间以后才实施检测，而必须是从绿灯开启就实施检测。困难可能发生在开头的一辆或几辆车，因为这些车刚刚启动前行，通过检测区时，车速还比较低。实际测试表明，当检测区在止行线前距离5米以上时，第一辆车通过检测区的速度通常可以达到10公里/小时以上，而后续车辆的通过速度会更高。因此，将检测区安排在止行线前5米以外，使用性能良好的雷达传感器、或断面雷达作为传感器应能够正确地完成检测各个车头和车尾的任务。然而，实际的交通情况是复杂多样的，有一部分启动车辆动作很缓慢是经常出现的情况。对此，在红绿灯自适应控制系统设计中，应当选用有尽量低速检测能力的雷达或其他检测器。

相对于基本红绿灯自适应控制系统，具有交通流统计功能和依据统计对红绿灯控制系统的定时控制参数进行适应性调整，这样的系统称为增强的红绿灯自适应控制系统。增强系统和基本系统相比，在硬件模块结构上并无差别，只是对检测传感器的要求更高，自适应控制算法的功能要求更多。此外，增强型红绿灯自适应控制系统提供的交通流统计信息，是大范围或城域智能交通控制的基础信息。

考虑多个相互关联的交通口。一个交通口每个通道的车流量可以根据与该交通口关联的所有其他交通口关联通道的车流量进行准确估计。从交通口到交通口的路程是固定的，城市道路上的车速统计容易实施，成流车辆经过一个交通口再经过另一个交通口的时间间隔能够较准确地估计。利用这些信息实现成流车辆畅通地通过城市主要干道，是更高层次的自适应目标。因此，使用有车流量统计功能的检测器不仅仅是解决本交通口的红绿灯自适应控制所必要，还是大范围或城域交通自适应或智能管理的所必要的。当各个交通口每个车道的开启时间、时长、车流量统计都能够提供准确数据的情况下，使用已商用化的城域交通流仿真软件可以对所述的红绿灯自适应控制系统的最佳参数配置和交通效率的提升进行评估。

归纳起来，基于本发明的技术方案能够为交通信号灯实施三个层次的自适应控制提供基础：第一层次是利用排队车辆和赶路车辆越过止行线时密集程度的差异，尽量放行排队车辆，但在无车或车辆稀疏时能提前转换到开启其他通道；第二层次是使得红绿灯定时控制参数能够与排队车辆放行情况发生关联，让定时控制参数能够随交通状况进行自动调整，更接近最佳的定时控制参数；第三层次是考虑成流车辆经过交通干道时，区域或城域交通管理机构能够利用关联交通口对通行车辆的观测统计，估计各个交通口相互配合的最佳的开启时间和时长，达到干道畅通的目标。

附图说明

图1道路交通红绿灯自适应控制系统框图

图2交通口中一个路口的红绿灯自适应控制方案配置例子

图3红绿灯自适应控制方案中使用断面雷达的例子

具体实施方式

本发明提出了对交通信号灯实施3个层次自适应控制的概念，其中第一和第二层次自适应控制是基于每个本地的交通信号控制机来实施，本发明已经说明了实施的机制和方法。对所说第三层自适应控制本发明提供了准确获取交通流信息的构架和据此发展高层自适应控制的概念。但第3层自适应控制的完全实现必须在区域或城域交通管理机构中综合所有关联交通口的交通流数据和进行最优化放行时刻和时间长度分配来解决，这不属于本发明主张的内容。注意到是否实现第三层次的自适应控制原则上不影响第一和第二层次自适应控制的实现和对交通效率提升的作用。换言之，三个层次的自适应控制可以和应该分步实施。鉴于此，本发明着重关注每个交通口上如何实施红绿灯自适应控制的具体做法。

红绿灯自适应控制系统是在原有红绿灯控制系统基础上进行扩充，主要包括两个方面的工作。其一是加装检测传感器和附属电路；其二是改造现有信号控制机软件。当使用窄波束雷达组作为检测传感器时，可以尽量利用路口现有的支撑杆。通常将检测用雷达安装在止行线后15米～35米处、路旁竖立的支撑杆上，雷达对地的高度最好超过6米，以避免近道高车对远道小车可能的遮挡。当使用断面雷达时，需按照断面雷达约定的方式，保证照射区落在指定的区域位置。使用视频传感器的安装方式与目标检测算法直接相关，因此需要按视频传感器发展商指定的方式安装。

检测传感器与信号机的联系最好使用RS485串行通信方式。这种通信方式下，通信距离达1.2公里时，数据率可达到100kbps，能够满足交通口数据通讯的要求。如果约定信号机总是按询问-回答的方式与检测传感器进行通信，RS485半双工方式就非常好用。特别是，各个检测传感器的数据线可以简单地并联在一起，所谓“集线器”只是一个连接线的接线器而已。在以下的数值例子中用数据率38400bps作为实例，而检测传感器指定为雷达，便于说明技术方案对实际应用的合理性。对于其他类型的检测传感器，情形是完全类似的。

在以下例子中约定信号机的命令、询问和雷达的回答都采用以下数据格式：

帧头：16bits

雷达-通道号：6bits(例如，一个交通口容许最多60个车通道)

数据类型：4bits(例如，容许最多12种数据类型)

数据长度：8bits(例如，最大数据长度250)

数据内容：0～128bits不定，

帧尾：16bits

对某些命令和回答的数据类型，数据长度为空，数据内容为空。

红绿灯自适应控制系统中，信号机和雷达的信息生成、交换过程整理如下，用一组绿灯开启到关闭的全过程为例进行说明。

(1)、系统初始化：信号机向雷达传送初始化参数，包括5个8bits数

Tn_min，Tn_max，Tn_thr，Dn_thr，Tn_max_limit

信号机传送的数据格式，码长90bits

帧头：16bits

雷达-通道号：6bits

数据类型：0001；初始化参数

数据长度：00101000；等于十进数40

数据内容：Tn_min，Tn_max，Tn_thr，Dn_thr，Tn_max_limit

帧尾：16bits

雷达回应：(通道号一致的雷达才回应)，码长42bits

帧头：16bits

雷达-通道号：6bits

数据类型：0010；收到命令

数据长度：空

数据内容：空

帧尾：16bits

一个命令-回应周期3.44ms。

实际中，可以依据不同交通状况的处理策略来修改初始化参数。

(2)、信号机开启一组绿灯的同时，信号机给对应的一组雷达发送“雷达-通道号+启动检测”命令，让符合“雷达-通道号”的雷达或雷达通道(对断面雷达)启动车辆检测功能，信号机需记下雷达-通道号和开启时间，并启动对该雷达-通道的计时器。原则上信号机可以分时地对一组雷达发送命令，命令字的一般形式例子如下：

信号机命令：长度42bits

帧头：16bits

雷达-通道号：6bits

数据类型：0011；启动检测命令

数据长度：空

数据内容：空

帧尾：16bits

雷达回应：(通道号一致的雷达才回应)，长度42bits

帧头：16bits

雷达-通道号：6bits

数据类型：0010；收到命令

数据长度：空

数据内容：空

帧尾：16bits

一个启动检测命令-回应周期2.2ms。假定同时开启的绿灯数不多于8个，信号机能够在17.6ms以内完成开启绿灯对应的全部雷达-通道。

(3)、雷达实施对车辆目标的检测、计算、统计功能。

首先是利用检测结果，随时判定自适应控制条件是否满足，如果满足，则需在事先指定的寄存器上记录一个“绿灯提前关断标记”1。雷达同时需要不断检测绿灯开启后的车辆统计数据(大车数量、小车数量)，并不断更新雷达中的统计数据寄存器。

(4)、从Tn_on＞Tn_min时刻起，信号机按扫描方式不断地向已开启绿灯对应的雷达发送询问信号，其形式可以是：

信号机命令：长度42bits

帧头16bits

雷达-通道号：6bits

数据类型：0100；询问

帧尾：16bits

雷达回应：(通道号一致的雷达才回应)

情况1：本雷达-通道无报告信息，42bits

帧头：16bits

雷达-通道号：6bits

数据类型：0010；收到命令

数据长度：空

数据内容：空

帧尾：16bits

情况2：本雷达-通道有报告信息，58bits

帧头：16bits

雷达-通道编号：6bits

数据类型：0101；由绿灯提前关断标记产生

开启时段大车通过数量(车长≥3米)：6bits

开启时段小车通过数量(车长＜3米)：6bits

数据检校位：4bits

帧尾：16bits

以下数据不由雷达提供，而是由信号机添加：

绿灯开启时刻(yy/mm/dd/hh/mm/ss)：32bits

绿灯开启时长：Tn_on_total，8bits

绿灯提前关断量DTn_on(预定时长-实际时长，秒)：8bits

(5)、如果信号机从一组绿灯对应的雷达都收到了“绿灯提前关断标记”，或者一组绿灯开启时间达到了预定的最大值Tn_max，信号机就必须关断当前开启的一组绿灯，并进入另一组绿灯-雷达的开启管理过程。同时，信号机可以向刚刚关断的一组绿灯对应的雷达组发送参数重置命令，实现初始参数Tn_min、Tn_max、Tn_thr、Dn_thr、Tn_max_limit的自适应调整，因为此期间雷达不需要关断，只是检测暂停，可以进行参数调整。再则，信号机需要将刚刚关断的交通通道信息完整地记录下来，并传送到交通管理的上层机构中，也可以接受和执行上层机构的调整命令。

以上关于雷达和信号机的信息生成和交换过程清晰地描述了雷达和信号机各自需要实现的功能。这些功能原则上不涉及对车辆检测雷达和信号机的硬件结构改变，而要影响雷达和信号机中数据处理器及通信部件的编程。

Claims (5)

1.道路交通红绿灯自适应控制的一种实现技术，包括实现方案和自适应控制算法，其特征在于，实现方案以现有道路交通红绿灯控制系统为基础，加装若干检测传感器构成；在每个车道的止行线前设置检测区，对应每个检测区都有检测传感器对通过检测区的车辆进行检测，传感器不断地估计绿灯放行后通行车辆的密集程度，特别是观测车与车之间的距离间隔或车与车通过检测区上一个参考地标的时间间隔来判断本车道是否已经车辆稀疏或无车，以及行进中的车辆原是排队车辆还是赶路车辆；在信号控制机中实施自适应控制算法的一个原则是如果当前开启的一组车道车辆稀疏或无车，红绿灯控制系统可以提前关断当前开启的一组绿灯并转换到开启事先规定的下一组绿灯，以及尽量放行原排队车辆而限制赶路车辆。

2.属于权利要求一的红绿灯自适应控制一种实现技术，其特征在于，自适应控制算法中包含有对定时控制参数的调整，所说的定时控制参数包括车辆流稀疏性判定的时间间隔门限值和距离间隔门限值以及绿灯开启时间最大值；所述时间间隔门限值和距离间隔门限值需要根据不同交通状况下区分排队车和赶路车的车-车时间间隔统计和距离间隔统计来估计；而绿灯开启时间最大值可以依据是否发生了提前关断当前开启的一组绿灯的事件，如果是，则绿灯开启时间最大值可适当增大，反之，则绿灯开启时间最大值可适当减小。

3.属于权利要求一的红绿灯自适应控制一种实现技术，其特征在于，设计方案中的检测传感器必须有能力对通过车辆数量和类型进行准确统计，使得每个交通口的信号控制机能够向区域或城域交通智能管理系统提供基础信息。

4.属于权利要求一的红绿灯自适应控制一种实现技术，其特征在于，设计方案中的检测传感器可以是多个窄波束雷达、或成组雷达、或断面雷达、或地感线圈、或激光传感器、或视频摄像系统。

5.属于权利要求一的红绿灯自适应控制一种实现技术，其特征在于，设计方案中对于一个路口有多个车道和多个检测传感器的情况，多个检测传感器的数字输出可以简单地并联在一起与信号控制机通过有线或无线方式进行通讯；通讯协议可以按询问-回答的半双工方式制定；而信号控制机总是按事先规定的顺序开启和关断各个红绿灯组，并按扫描方式循环和逐个地询问各个开启绿灯对应的各个检测传感器和接受回答信息，以实现对红绿灯的实时自适应控制。