CN108346301A - 交通信号疏堵绿波模式控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通信号模式领域，公开了一种专门用于疏解拥堵的交通信号模式控制方法，该控制方法包括步骤：计算配置比率模式并获取要疏堵的路网各通道路段的拥堵车队启动用时；计算配置拥堵通道各路口疏堵绿波时间差；操作完成疏堵绿波时间差后，开始运行比率模式。本发明使用交通信号对交通拥堵进行疏解，提高拥堵时信号控制功效50%，克服了引导绿波模式和比率模式无法面对的尴尬困境，大大提高交通效率和交通控制效率。

Description

交通信号疏堵绿波模式控制方法

技术领域

本发明涉及交通信号模式控制领域。具体地说, 是一种可以疏解路网一个方向行车出现拥堵的交通信号疏堵绿波模式控制方法。

背景技术

目前交通信号有两种基本模式：比率模式、绿波模式。比率模式是路网路口各方向车辆通行时间按比率分配，给定信号周期时长，选定一主方向的时长作为分子，而其余的方向均分剩余时间，即，主方向时长/其余方向时长；这样使车辆按其周期被放行、停止。绿波模式部分的解决了这个问题。交通信号绿波是建立在比率模式基础上的，其首先在欲运行绿波模式的MxN个路口构成的四边型、有M列、N行通道路网区域内各路口按比率模式配置好各路口各方向的时间比率后，再加配置以该区域一边缘上各路口向区域内侧一个方向开起首个绿灯作为各自的比率模式周期时间起算点，之后沿各起始点同向通道上各下游路口逐个依次延后各自一个时间差，以使其开启首个绿灯及其比率模式周期刚好而形成的区域一维流向绿灯行波，即，浪涌绿波；只在一个通道运行绿波的称作通道绿波；浪涌绿波就是区域所有同向通道运行的通道绿波。绿波的目的是使绿波上游路口绿灯放过来的车辆能够在行至下游路口时刚好赶上绿灯开启，使得车流得到一路绿灯，可以使与绿波流向一致的车流大大减少等待；其实这是一种引导绿波模式。然而，问题是交通拥堵时经常出现多个路段里塞满车辆，这时这种引导绿波就失效了，因为绿灯流向引导的前方行车路段没有空间容纳放过来的车辆去利用时间差追赶下游路口的绿灯；同时，同样由于没有路段空间的原因也使得各路口同时开启放行绿灯的比率模式也失效了。

发明内容

本发明的目的是为解决上述拥堵问题，设计一种与行车方向逆行的特定时间差的绿波模式，用交通信号模式的方式疏解此类满路拥堵问题。

本发明提出了实现上述目的解决方案，主要思想是先放行拥堵的最前方路口，等该路口路段有可行车空间后放行车流上游、绿波下游路口的车辆，如此依次，解决了使用引导绿波和比率模式时由于没有路段空间而失效的问题。具体如下：

一种用于道路交通信号网络及其控制系统的疏堵绿波模式控制方法，其特征包括步骤:

S1配置比率式信号模式并获取拥堵方向的各路口构成通道区域内各路口间路段拥堵车队启动用时，即，路段拥堵时车队首车离开原位到队尾车辆离开原位所用时间，队启动系数x队长；

S2计算配置疏堵绿波时间差：1）确定配置行车拥堵方向最前方的路口作为疏堵绿波起算点，与行车方向相反方向设为疏堵绿波流向，2）计算配置绿波下游各个路口与拥堵通道的起算点间各路段的车队启动用时之和,该和称作路口疏堵绿波时间差，如，北向行车方向拥堵，则；最北边拥堵路口作为起算点，通道上拥堵方向的逆行方向其它所有拥堵路口都是该起算点疏堵绿波流向的下游路口,都各对于该起算点绿灯开启延迟一个该路口疏堵绿波时间差；

S3操作完成以红灯/无信号各路口各自的路口疏堵绿波时间差后，开始运行各自比率模式。

根据本发明所述疏堵绿波控制方法：其特征是所述步骤S1进一步包括：S11所述队启动系数计算实验范围0.14至0.22,取中0.18，单位：秒/米，该取值或由系统动态调整。

根据本发明所述疏堵绿波控制方法，其特征是所述S1进一步包括步骤：S12所述拥堵车队车队减去该车流上游空路口长度与小于1的数乘积。

根据本发明所述疏堵绿波控制方法，其特征是所述S1进一步包括步骤：S13所述拥堵车队队长+该绿波下游堵满车的路口长度。

根据本发明所述疏堵绿波控制方法，其特征是所述S1进一步包括步骤：S14所述的车队启动用时表达式中的队长表述为拥堵系数乘以路段长，拥堵系数范围是小于等于1的数，等于1时表示严重拥堵。

根据本发明所述疏堵绿波控制方法，其特征是所述S1进一步包括步骤：S15所述的车队启动用时表述为与疏离系数乘积，车队启动用时*疏离系数，疏离系数范围是大于等于1的数，等于1时表示按现状疏堵，大于1时指要使车群拉开距离。

根据本发明所述疏堵绿波控制方法：其特征是所述S3进一步包括步骤：S31所述的操作完成是将疏堵绿波时间差逐秒减至0。

根据本发明所述疏堵绿波控制方法：其特征是所述S3进一步包括步骤：S32所述的操作完成或是计时从0开始逐秒加至所设疏堵绿波时间。

注1：所述网络的路网节点是多路段汇集而成的路口，由与之对应交通红绿灯信号网络系统控制；注：1）路段指两相邻路口间道路，2）通道指多个串接着的路段及路口，贯穿路网两端的同向通道通道称直道。

注2：所述路网范围及特征包括整个信号系统控制着多少路口、如何分布、各路段的长度及拥堵车队启动用时等等；拥堵车队启动用时指绿灯开启后从首车启动到队尾车离开原位所用时间；把路网MxN个路口、M列直道和N行直道，记作{M,N}或{(0,0),(M-1,N-1)},其中(,)代表路口行列坐标；列路段集合记作｛M,N-1｝｛==｝，表示总列数Ｍ，每列直道包括N-1路段，第m列直道路段拥堵车队启动用时集合记作m｛==｝, ==代表(N-1)个列路段；行路段集合记作｛N,M-1｝｛==｝，表示总行数N，每行直道包括M-1路段，第ｎ行直道路段拥堵车队启动用时集合记作n｛==｝，==代表(M-1)个路段拥堵车队启动用时；总路段数至少N*(M-1)+M*(N-1);集合中元素数值代表相应路段的长度、拥堵车队启动用时、修正等，都是假设拥堵系数=1；平行相对的各路段不要求绝对平行、等长度。

注3：所述路口疏堵绿波时间差，指一路口与其通道绿波起算路口间沿绿波方流向下游所有各路口逆绿波方向路段的拥堵车队启动用时之和，这些路段拥堵车队启动用时构成一个集合，称作路口疏堵流向通道车队启动用时集合，记作d#｛*｝，是引自所述路网列路段{M,N-1}{==}或行路段{N,M-1}{==}集合加入起算路口0拥堵车队启动用时组合而成，d代表疏堵绿波流向，可以是东南西或北等，#代表路口坐标（i,j），即，d（i,j）{*}，如北（6，2）{0，==}表示流向北的路网上路口i=6,j=2与反北端起算路口即最南端的路口（6，0）之间的南向路段拥堵车队启动用时子集合；当通道贯穿路网时，#代表直道序号，如西1{==，0}表示流向西的路网上所有j=1的路口构成的东向路段拥堵车队启动用时集合，最东端路口是起算路口，其东向路段拥堵车队启动用时=0，而南4{==,0}则代表南流向i=4通道北向拥堵车队启动用时集合，最北端路口是起算路口，其拥堵车队启动用时0。

本发明优点如下：7x5路网仿真表明，疏堵绿波信号使将严重交通拥堵的通道各路段疏解运行顺畅，提高拥堵时的信号控制功效50%以上，克服了引导绿波模式和比率模式无法面对的尴尬困境，大大提高交通效率和交通控制效率。

附图说明

图1一种疏堵绿波与其路网示意图；

图2路网结构、信号控制系统与疏堵绿波时间配置运行示意图；

图3拥堵通道西1(0,1){0,==}东流向疏堵绿波疏堵功能运行示意图；

图4疏堵绿波控制方法示意图；

附图中的编号索引：

图1：1—路网，2—路口，3—东向1通道疏堵绿波，4—西向1通道拥堵；

图2：1--网络路口节点编码标识起始点（0,0）是路网的左下角路口，2--{(0,0),(6,2)｝是路网记号，3--路口，4--信号灯，5—行驶车队，6--路口信号控制机，7--互联网，8--中心控制系统，9—拥堵通道西（0,1）｛0,==｝，10--路口间距-拥堵车队启动用时被记作#-#：对应单位：米-秒/米，按计算实验得到估计值，范围0.14至0.22,取中为0.18，都是假设拥堵系数=1的严重拥堵，车队长等于路段长，疏离系数定为1现状疏离，忽略路口宽度影响，所以，各路段长x0.18=拥堵车队启动用时，11—疏堵绿波流向实线箭头指向右-东；另外，拥堵绿波流向箭头长度表示估计时长，如s的长度代表约30秒，12—方括号中数字68是路口疏堵绿波时间差是属于其左下方路口（3,1）对起算点（0,1）的，类推其它方括号数字；

图3：1—疏堵绿波起始点路口(0,1),其路口疏堵绿波时间差是0，像其方括号中数字注明的，2—拥堵通道第一个拥堵路段；

图3(a)表示疏堵绿波起始0秒时的各路段状态：堵满车辆没有前行空间除了路口(0,1)和路口(1,1)间路段，即拥堵第1路段；

图3(b)表示疏堵绿波起始23秒时的路段状态：第1路段已经有空间使路口(1,1)控制西行的拥堵第2路段车辆可以前行，此时该路口开启西行绿灯；

图3(c)表示疏堵绿波起始41秒时的路段状态：第2路段已经有空间使路口(2,1)控制西行的拥堵第3路段车辆可以前行，此时该路口开启西行绿灯；

图3(d)表示疏堵绿波起始68秒时的路段状态：第3路段已经有空间使路口(3,1)控制西行的拥堵第4路段车辆可以前行，此时该路口开启西行绿灯；

图3(e)表示疏堵绿波起始91秒时的路段状态：第4路段已经有空间使路口(4,1)控制西行的拥堵第5路段车辆可以前行，此时该路口开启西行绿灯；

图3(f)表示疏堵绿波起始109秒时的路段状态：第5路段已经有空间使路口(5,1)控制西行的拥堵第6路段车辆可以前行，此时该路口开启西行绿灯；

图3(g)表示疏堵绿波起始68秒时的路段状态：第6路段已经有空间使路口(6,1)控制西行的拥堵第7路段车辆可以前行，此时该路口开启西行绿灯；

图3(d-0)表示如果使用比率模式开启68秒时的路段状态：包括第3路段在内的所有拥堵路段都不能前行因为与疏堵绿波对应比率模式配时各路口间没有时间差，如该路口(2,1)方括号中数字0注明的，其直行相位30秒时间在41秒已经用完使得其虽然前方空间也不能前行，而路口(3,1)至路口(7,1)控制西行拥堵第4路段至第7路段仍然无空间，所以保持图3(c)的拥堵状况；

图3(e-0)表示如果使用比率模式开启91秒时的路段状态：包括第3路段在内的所有拥堵路段都获得新周期直行相位绿灯开启因为与疏堵绿波对应比率模式配时各路口间没有时间差，如该路口(2,1)方括号中数字0注明的，其直行相位开启新30秒时间在91秒时使得其可以前行，而路口(3,1)至路口(7,1)控制西行拥堵第4路段至第7路段仍然无空间前行的拥堵状况；

图3(f-0)表示如果使用比率模式开启109秒时的路段状态：包括第4路段在内的所有拥堵路段都仍然在新周期直行相位绿灯期因为与疏堵绿波对应比率模式配时各路口间没有时间差，如该路口(3,1)方括号中数字0注明的，其直行相位新30秒时间中在109秒时使得其可以前行，而路口(4,1)至路口(7,1)控制西行拥堵第5路段至第7路段仍然无空间前行的拥堵状况。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明一个实施例：

创建一种用于路网如图1示意的一种交通信号疏堵绿波模式控制系统：当一个西行的交通通道拥堵时，引导绿波模式和比率模式都失效时，在该西行拥堵通道配置东流的疏堵绿波模式。

所创建的路网信号控制系统具体如图2路口图2-3、各路口所装直行-左行两相位信号灯图2-4或路口信号控制机图2-6或加配装传感器、通过通信网图2-7由中心控制系统图2-8控制产生如图3控制着各路口交通车流图2-5，其控制运行功效如图3、执行着疏堵绿波模式控制方法如图4。

如图2，路网特征包括起始节点左下角节点路口坐标图2-1（0,0），图2-2{(0,0),(6,2)｝，或称路网{7,3},共有21个路口、7条南北通道、3条东西通道,列直道路段拥堵车队启动用时集合｛7,2｝｛==｝、14个南北路段，行直道路段拥堵车队启动用时集合｛3,6｝｛==｝、18个东西路段，#-#注有各路段长度及严重拥堵时车队启动用时如图2-10，按严重拥堵时车队长等于路段长和队启动系数计算实验估计0.14-0.22范围中值0.18计算，如；路口（5,0）至（6,0）距离150米，拥堵车队启动用时27秒，路口（5,2）至（5,3）距离125米，需时22.5秒；同时这里的疏离系数定为1现状疏离，还忽略路口宽度影响，西行第2通道拥堵车队启动用时集合记作为西1｛==｝。

如图2，当西行通道拥堵时，为该通道创建疏堵绿波模式，其特征设置包括疏堵绿波起算路口（0,1）图2-13，[#]图2-12代表其左下方路口对起算点路口的路口拥堵绿波时间差，疏堵绿波流向是东，如s#图2-11，如[0]表示路口(0,1)的路口疏堵绿波时间差是0，也即表示该路口是起算点，疏堵绿波的路口疏堵西行方向通道路段车队启动用时集合包括：西1｛*｝值为｛0,23,18,27,23,18,27｝，其中最右边的0是加入的该行疏堵绿波起算点的拥堵车队启动用时0，其余6个数值来自对{3,6}{==}对应的西1{==}中相关元素；路口拥堵西行方向疏堵绿波时间差集合包括：疏堵西1｛*｝值为疏堵绿波起算点时间差0，其余6个数值来自对{3,6}{==}对应的西1{==}中相关因素的和操作；考虑到各路段拥堵车队队长在其绿波下游路口的2个修正：路口中无车时减路口长度的一半或路口中堵满车辆时加路口长度，设路口跨长度24米，路口无车时修正是减12米，路口堵车时修正是加24米，这里两者暂都被省略；各路口疏堵绿波时间差：起算点路口（0,1）疏堵绿波时间差=[0]= 0，路口（1,1）疏堵绿波时间差=[0+23]= 23，路口（2,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18]= 41，路口（3,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18+27]= 68, 路口（4,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18+27+ 23]= 91, 路口（5,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18+27+23+18]= 109, 路口（6,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18+27+23+18+27]= 136。

如图4，所述疏堵绿波控制方法，特征包括步骤：

S1配置默认比率式信号模式：（1）路网所有路口信号主方向=北，周期时长=90秒，绿时比率=1、各方向45秒，直-左相位绿时比率=2、直行相30秒、左行相15秒；（2）并获取7x3个路口构成的、有7列、3行通道路网区域内各路口间路段严重拥堵车队启动用时，即，路段长度乘以队长启动系数0.18,同时这里的疏离系数定为1现状疏离，还忽略路口宽度影响；

S2计算配置拥堵通道西行方向各路口东流向疏堵绿波时间差：1）确定设置拥堵通道方向-西、疏堵绿波流向-东与起算点-路口（0,1）；2）计算设置各路口疏堵绿波时间差：一路口与其通道绿波起算路口间沿绿波方流向下游所有各路口逆绿波方向路段的拥堵车队启动用时之和，具体计算结果是：起算点路口（0,1）疏堵绿波时间差=[0]= 0，路口（1,1）疏堵绿波时间差=[0+23]= 23，路口（2,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18]= 41，路口（3,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18+27]= 68, 路口（4,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18+27+23]= 91, 路口（5,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18+27+23+18]= 109, 路口（6,1）疏堵绿波时间差=[0+23+18+27+23+18+27]= 136；

S3在红灯或无信号时操作完成各路口各自的路口疏堵绿波时间差运行后，开始运行比率模式：有疏堵绿波时间差>0，红灯或无信号，减1，等待下秒，直至该时间差=0，则开始执行比率模式。

Claims (8)

1.一种道路网络交通信号疏堵绿波模式控制方法，其特征至少包括步骤：

S1配置比率式信号模式并获取拥堵方向、各路口构成通道区域内各路段拥堵车队启动用时，即，拥堵车队首车离开原位到队尾车辆离开原位所用时间，车队启动用时 = 队启动系数x队长；

S2计算配置疏堵通道上各路口的路口疏堵绿波时间差:1）确定配置行车拥堵方向最前方路口作为疏堵起算点，与拥堵方向相反方向设为疏堵绿波流向，2）计算配置该绿波每个下游路口与疏堵起算点间各路段拥堵车队启动用时之和；

S3新周期开始前各路口操作完成红灯或无信号各路口各自的路口疏堵绿波时间差运行后，开始运行比率模式。

2.根据权利要求1所述方法，其特征是所述步骤S1进一步包括：

S11所述的队启动系数范围0.14至0.22,取中为0.18，单位：队启动系数-秒/米，该取值或由系统动态调整。

3.根据权利要求1所述方法，其特征是所述步骤S1进一步包括步骤：

S12所述的拥堵车队队长减该绿波下游空路口长度与小于1的数乘积。

4.根据权利要求1所述方法，其特征是所述步骤S1进一步包括步骤：

S13所述拥堵车队队长加该车流上游堵满的路口跨度修正：+路口长。

5.根据权利要求1所述方法，其特征是所述步骤S1进一步包括步骤：

S14所述的车队启动用时表达式中的队长表述为：队长=拥堵系数x路段长，拥堵系数范围是小于等于1的数，等于1时表示严重拥堵。

6.根据权利要求1所述方法，其特征是所述S1进一步包括步骤：

S15所述的车队启动用时疏离修正表述为：车队启动用时=疏离系数x车队启动用时，疏离系数范围是大于等于1的数，等于1时表示按现状疏堵，大于1时指要使车群拉开距离。

7.根据权利要求1所述方法，其特征是所述S3操作进一步包括步骤：

S31将疏堵绿波时间差逐秒递减至0。

8.根据权利要求1所述方法，其特征是所述步骤S3操作进一步包括步骤：

S32将疏堵绿波时间差计时从0开始逐秒递加至所设疏堵绿波时间。