CN107622677B - 基于区域控制的智能交通优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于区域控制的智能交通优化方法，首先设定关键路口并根据与关键路口的关联度设定子区域，并在各信号灯所控制的交通道路上设置超声波检测器，超声波检测器将所检测到道路交通量、占有率及平均速度通过信号机上传至交通控制中心，由交通控制中心动态优化各个路口的配时方案，进而按周期输出控制参数至信号灯进行控制。可解决各交通道路的交通量、占有率不均的问题，及时缓解部分道路交通拥堵现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种交通信号控制方法，尤其是一种可根据交通道路的实时路况对交通信号进行控制的基于区域控制的智能交通优化方法。
背景技术
现有的智能交通信号控制方法是设有交通控制中心，在多个路口设置与交通控制中心通讯的信号机，每个信号机与多个信号灯相接。交通控制中心则根据固定配时的日时方案，输出参数（周期、绿信比及相位差等）控制信号机，并不能根据各个交通道路的实时路况以区域为单位对交通信号进行控制，以至于各交通道路的交通量、占有率不均，时常出现部分道路交通拥堵的现象。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可根据交通道路的实时路况对交通信号进行控制的基于区域控制的智能交通优化方法。
本发明的技术解决方案是：一种基于区域控制的智能交通优化方法，其特征在于按照如下步骤进行：
a. 子区域的划分
a.1在交通控制中心所控制的区域内确定多个关键路口，相邻关键路口的间距为1400~2000米；
a.2 将一个关键路口j及与临近关键路口j的关联度Wij ≥ 0.8的路口i划为一个子区域：
（1）
式（1）中：
Ti为路口i信号机的高峰期周期初始值；
Tj为关键路口j信号机的高峰期周期初始值；
Lij为路口路口i与路口j的距离；
所述i、j为不等于零的正整数；
b. 设备安置
在每个子区域内的关键路口及子区域内的其他多个路口设置与交通控制中心通讯的信号机，每个信号机与多个信号灯及多个超声波检测器相接，每个超声波检测器设置在每个信号灯控制的交通道路上；
c. 控制流程
c.1 信号机将周期初始值、各信号灯绿信比初始值及与信号机相接的每个超声波检测器所检测的交通量T、占有率S及平均速度V上传至交通控制中心；
c.2 交通控制中心根据各子区域内的交通量及占有率确定各子区域内的信号机的周期：
当子区域内所有超声波检测器检测的交通量最大值Tmax<T2且占有率Smax< S2时，整个子区域的信号机采用峰谷期周期；
当子区域内所有超声波检测器检测的交通量最大值T2<Tmax <T3，且占有率最大值Smax< S2时；或当子区域内所有超声波检测器检测的占有率最大值S2<Smax < S3时，整个子区域的信号机采用平峰期周期；
当子区域内所有超声波检测器所检测的占有率最大值Smax >S3时，整个子区域内的信号机采用高峰期周期；
c.3 交通控制中心根据各路口交通道路的占有率调整信号灯的绿信比：
c.3.1如路口无高速路出口，则按照表1确定占有率最大方向信号灯及占有率最小方向信号灯的绿信比：
表1
c.3.2如有高速路出口，则按照表2确定信号灯绿信比：
表2
表1、表2中Smax、Smin分别为路口所有交通道路占有率的最大值及最小值；G为现有信号机控制的所有信号灯绿信比初始值，Gmax为路口中信号灯绿信比最大值；m为具有Smax信号灯的个数；n为具有Smin信号灯的个数；Sg高速路出口占有率；Gg高速出口方向信号灯绿信比初始值；
c.4设各子区域内关键路口信号机的相位为零，交通控制中心根据下式控制各子区域内各路口信号机的相位差：
（2）
式（2）中Wx为各子区域内距离关键路口为第x个路口信号机的相位差，x为不等于零的正整数；L1为关键路口与第1个路口的距离，L2为相邻的第1个路口与第2个路口的距离……Lx为相邻的第x-1个路口与第x个路口的距离；V1、V2……Vx是各路口之间路段对应的平均速度。
本发明首先设定关键路口并根据与关键路口的关联度设定子区域，并在各信号灯所控制的交通道路上设置超声波检测器，超声波检测器将所检测到道路交通量、占有率及平均速度通过信号机上传至交通控制中心，由交通控制中心动态优化各个路口的配时方案，进而按周期输出控制参数至信号灯进行控制。可解决各交通道路的交通量、占有率不均的问题，及时缓解部分道路交通拥堵现象。
附图说明
图1是本发明实施例的设备原理框图。
图2是本发明实施例信号机的周期控制示意图。
图3是本发明实施例相位差绿波时距示意图。
具体实施方式
本发明的基于区域控制的智能交通优化方法，按照如下步骤进行：
a. 子区域的划分
a.1在交通控制中心所控制的区域内确定多个关键路口，相邻关键路口的间距1400~2000米；关键路口是指需要重点控制的路口，通常选择路口饱和度高及流量高、位于主干道的路口；
a.2 将一个关键路口j及与临近关键路口j的关联度Wij ≥ 0.8的路口i划为一个子区域，即一个子区域内只能有一个关键路口：
（1）
式（1）中：
Ti为路口i信号机的高峰期周期初始值；
Tj为关键路口j信号机的高峰期周期初始值；
Lij为路口路口i与路口j的距离；
所述i、j为不等于零的正整数；
Ti和Tj可根据道路情况人为设定。
b. 设备安置
如图1所示：在子区域内的关键路口及其他多个路口设置与交通控制中心通讯的信号机1~Q，每个信号机与多个信号灯1~P1及多个超声波检测器1~P1相接，每个超声波检测器设置在每个信号灯控制的交通道路上，即一个信号控制的交通道路上设置一个超声波检测器（市售商品）。
c. 控制流程（设定1分钟为一个控制周期）
c.1 信号机将周期初始值、各信号灯绿信比初始值及与信号机相接的每个超声波检测器所检测的交通量T、占有率S及平均速度V上传至交通控制中心，信号灯绿信比初始值可根据道路情况人为设定；
c.2 交通控制中心根据各子区域内的交通量及占有率确定各子区域内的信号机的周期：
如图2所示：
当子区域内所有超声波检测器检测的交通量最大值Tmax<T2且占有率Smax< S2时，整个子区域的信号机采用峰谷期周期；
当子区域内所有超声波检测器检测的交通量最大值T2<Tmax <T3，且占有率最大值Smax< S2时；或当子区域内所有超声波检测器检测的占有率最大值S2<Smax < S3时，整个子区域的信号机采用平峰期周期；
当子区域内所有超声波检测器所检测的占有率最大值Smax >S3时，整个子区域内的信号机采用高峰期周期；
交通量T1、T2、T3、T4及占有率S1、S2、S3、S4可根据具体情况设定，本发明实施例设定T2为15台/分钟，T3为60台/分钟，S2为2%， S3为6%。
即当子区内所有检测器所检测的占有率最大值小于2%且交通量最大值小于15台/分钟时，整个区域的信号机均采用峰谷期周期120秒；当子区内所有检测器的占有率最大值小于2%时且交通量最大值为15台/分钟~60台/分钟时，或当子区内所有检测器占有率最大值为2%~6%时，采用平峰期周期140秒；当子区内所有检测器的占有率最大值大于6%时，采用高峰期周期160秒。
c.3 交通控制中心根据各路口交通道路的占有率调整信号灯的绿信比：
c.3.1如路口无高速路出口，则按照表1确定占有率最大方向信号灯及占有率最小方向信号灯的绿信比：
表1
c.3.2如有高速路出口，则按照表2确定信号灯绿信比：
表2
表1、表2中Smax、Smin分别为路口所有交通道路占有率的最大值及最小值；G为现有信号机控制的所有信号灯绿信比初始值，Gmax为路口中信号灯绿信比最大值；m为具有Smax信号灯的个数；n为具有Smin信号灯的个数；Sg高速路出口占有率；Gg高速出口方向信号灯绿信比初始值；
c.4设各子区域内关键路口信号机的相位为零，交通控制中心根据下式控制各子区域内各路口信号机的相位差：
（2）
式（2）中Wx为各子区域内距离关键路口为第x个路口信号机的相位差，x为不等于零的正整数；L1为关键路口与第1个路口的距离，L2为相邻的第1个路口与第2个路口的距离……Lx为相邻的第x-1个路口与第x个路口的距离；V1、V2……Vx是各路口之间路段对应的平均速度。
如图3所示：以兴港路/角嵩路口与兴港路/嵩屿中路口为例，兴港路/角嵩路口为关键路口，兴港路/嵩屿中路路口是距离兴港路/角嵩路口第1个路口，即x=1，兴港路/角嵩路口（关键路口）相位差设定是0秒。当检测器测得兴港路/角嵩路与兴港路/嵩屿中路路段的车辆平均速度是50KM/H，即13.8m/s, 兴港路/角嵩路与兴港路/嵩屿中路路段长度700米，则兴港路/嵩屿中路口的相位差计算如下：W1= L1/V 1=700m / 13.8m/s = 50.7秒。
Claims (1)
1.一种基于区域控制的智能交通优化方法，其特征在于按照如下步骤进行：
a.子区域的划分
a.1在交通控制中心所控制的区域内确定多个关键路口，相邻关键路口的间距为1400～2000米；
a.2将一个关键路口j及与临近关键路口j的关联度Wij≥0.8的路口i划为一个子区域：
Wij ＝ 50％·Ti / Tj + 50％·800 /(4·Lij) (1)
式(1)中：
Ti为路口i信号机的高峰期周期初始值；
Tj为关键路口j信号机的高峰期周期初始值；
Lij为路口路口i与路口j的距离；
所述i、j为不等于零的正整数；
b.设备安置
在每个子区域内的关键路口及子区域内的其他多个路口设置与交通控制中心通讯的信号机，每个信号机与多个信号灯及多个超声波检测器相接，每个超声波检测器设置在每个信号灯控制的交通道路上；
c.控制流程
c.1信号机将周期初始值、各信号灯绿信比初始值及与信号机相接的每个超声波检测器所检测的交通量T、占有率S及平均速度V上传至交通控制中心；
c.2交通控制中心根据各子区域内的交通量及占有率确定各子区域内的信号机的周期：
当子区域内所有超声波检测器检测的交通量为Tmax<T2且占有率为Smax<S2时，整个子区域的信号机采用峰谷期周期；
当子区域内所有超声波检测器检测的交通量为T2<Tmax<T3，且占有率为Smax<S2时；或当子区域内所有超声波检测器检测的占有率为S2<Smax<S3时，整个子区域的信号机采用平峰期周期；
当子区域内所有超声波检测器所检测的占有率为Smax>S3时，整个子区域内的信号机采用高峰期周期；
其中Tmax为交通量最大值，Smax为占有率最大值，T2和T3为交流量，参数S2和S3为占有率；
c.3交通控制中心根据各路口交通道路的占有率调整信号灯的绿信比：
c.3.1如路口无高速路出口，则按照表1确定占有率最大方向信号灯及占有率最小方向信号灯的绿信比：
表1
c.3.2如有高速路出口，则按照表2确定信号灯绿信比：
表2
表1、表2中Smax、Smin分别为路口所有交通道路占有率的最大值及最小值；G为现有信号机控制的所有信号灯绿信比初始值，Gmax为路口中信号灯绿信比最大值；m为具有Smax信号灯的个数；n为具有Smin信号灯的个数；Sg高速路出口占有率；Gg高速出口方向信号灯绿信比初始值；
c.4设各子区域内关键路口信号机的相位为零，交通控制中心根据下式控制各子区域内各路口信号机的相位差：
Wx＝ L1/V1+ L2/V2+……Lx/Vx (2)
式(2)中Wx为各子区域内距离关键路口为第x个路口信号机的相位差，x为不等于零的正整数；L1为关键路口与第1个路口的距离，L2为相邻的第1个路口与第2个路口的距离……Lx为相邻的第x-1个路口与第x个路口的距离；
V1、V2……Vx是各路口之间路段对应的平均速度。
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