CN109272757A - 一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法，对实际路口进行控制效益评估，结合交通需求，生成配时方案，通过信号控制作用于路网，本发明能够均衡调整相位绿灯时长，满足各方向交通需求。

Description

一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法
技术领域
本发明属于交通信号控制技术领域，特别涉及一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长方法。
背景技术
随着城市机动车保有量的持续增长，路口车辆排队时有发生。如何减少路口车辆排队已成为信号配时优化领域一个迫切需要解决的问题。
目前现有的交通信号控制系统仅使用单一断面的检测数据计算相位绿灯时长，很少利用通行效益反馈修正使用多种数据融合的方式。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提出了一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法，以“交通需求+附加交通需求”的方式，作为信号配时优化时分配绿灯时间的依据。根据最近若干周期内各相位交通需求和各相位绿灯结束后车辆剩余情况，对剩余车辆超过阈值的相位给予一定的附加权重，均衡计算当前相位的允许最大绿灯时长。
本发明公开了一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法，对实际路口进行控制效益评估，结合交通需求，生成配时方案，通过信号控制作用于路网；具体包括以下步骤：
步骤1：采用交通参数检测器，检测车辆的存在及车辆通过状态；
步骤2：根据交通参数检测器的数据，对路网通行状况进行分析；
步骤3：控制效益评估；
步骤4：结合交通需求，生成配时方案，交通需求代表需要通行的交通量；
步骤5：得到的配时方案通过信号控制作用于路网；
其中，步骤3的控制效益评估具体包括以下步骤：
3.1、评估最近若干周期控制效益：根据最近若干周期的各相位红灯启亮时刻剩余排队长度，预测下一周期的各相位加权红灯启亮时刻剩余排队长度，某一相位剩余排队长度越长/短，则该相位的控制效益越低/高；
3.2、各相位控制效益排序：按照控制效益由低至高，对各相位进行排序，排名越靠前，说明控制效益越低，绿灯延长需求越迫切；
3.3、控制效益附加权重系数：根据排序情况，对剩余车辆超过阈值的相位给予一定的附加权重；
3.4、计算附加交通需求：根据交通参数检测器的数据，统计相位的小时流量，以小时流量代表交通需求，根据交通需求和控制效益附加权重系数相乘得到附加交通需求。
其中，步骤4中的生成配时方案，具体包括：
4.1、计算补偿后交通需求：交通需求与附加交通需求之和得到补偿后交通需求，作为分配绿灯时间的依据；
4.2、各相位交通需求比：根据补偿后交通需求，计算补偿后各相位交通需求比；
4.3、计算各相位绿灯长度。
有益效果：本发明应用于交通信号实时控制系统后，体现了如下优点：
1、利用相位红灯启亮时刻剩余排队长度，可实时反映相位控制效益。
2、结合各相位控制效益，均衡调整相位绿灯时长，满足各方向交通需求。
3、评估控制效益，形成反馈闭环，修正控制过程，提升信号控制效果。
4、综合考虑多种数据，尤其是利用了排队数据，从而减少了路口排队、空放情况的发生。
附图说明
图1为本发明的信号控制示意图；
图2为本发明的控制效益评估流程图；
图3为本发明的生成配时方案流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐述该发明方法。
本发明通过对实际路口进行控制效益评估，结合交通需求，生成配时方案，并通过信号控制作用于路网，如图1所示，其中：
信号控制机是能够改变道路交通信号顺序、调节配时并能控制道路交通信号灯运行的装置。
复杂路网由不同功能、等级、区位的道路，以一定密度和适当的形式组成的网络结构。
交通参数检测器是检测车辆的存在及通过状态的装置。
控制效益评估依据交通参数检测器的数据，评估路网通行状况，控制效益评估流程详见图2。
评估最近若干周期控制效益：红灯启亮时刻剩余排队长度可作为衡量控制效益的指标。根据最近若干周期的各相位红灯启亮时刻剩余排队长度，以指数平滑方法预测下一周期的各相位加权红灯启亮时刻剩余排队长度。某一相位剩余排队长度越长/短，则该相位的控制效益越低/高。
各相位控制效益排序：按照控制效益由低至高，对各相位进行排序。排名越靠前，说明控制效益越低，绿灯延长需求越迫切。
控制效益附加权重系数：根据排序情况，对剩余车辆超过阈值的相位赋予附加权重系数。其中，第i个相位的附加权重系数是Δwi。
根据绿灯放行结束后的交通状态，判断通行状况。控制效益附加权重系数是在交通需求的基础上，针对实时放行状况，为放行效率较低的相位提供额外的时间。通过这种方式，对控制效益较低的相位进行补偿。
计算附加交通需求：根据检测路口数据，统计相位的小时流量。以小时流量代表交通需求，并作为生成下一相位配时的依据之一。根据交通需求qi和控制效益附加权重系数Δwi，计算附加交通需求Δqi。
Δqi＝qi*Δwi
如第1个相位的交通需求为1000，第1个相位的附加权重系数为0.3，则附加交通需求为1000*0.3＝300。
生成配时方案是根据交通需求计算各相位绿灯长度的过程，生成配时方案流程详见图3。
根据交通需求qi、附加交通需求Δqi，计算补偿后交通需求q′i＝qi+Δqi。根据补偿后交通需求，计算补偿后各相位交通需求比q′i/∑q′i。以“交通需求+附加交通需求”的方式，作为分配绿灯时间的依据。交通需求代表需要通行的交通量，附加权重系数代表控制效益的影响，对控制效益较低的相位补偿附加权重系数，计算各相位绿灯长度gi。
gi＝q′i/∑q′i*C
其中，C为周期。
如第一个相位补偿后交通需求为1000+300＝1300。若有两相位，第二个相位的补偿后交通需求为1500，则补偿后交通需求比1300/(1300+1500)＝13/25。若周期长度为100秒，第一个相位的绿灯长度为100*13/25＝52秒。

Claims (4)

1.一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法，其特征在于：对实际路口进行控制效益评估，结合交通需求，生成配时方案，通过信号控制作用于路网；具体包括以下步骤：
步骤1：采用交通参数检测器，检测车辆的存在及车辆通过状态；
步骤2：根据交通参数检测器的数据，对路网通行状况进行分析；
步骤3：控制效益评估；
步骤4：结合交通需求，生成配时方案，交通需求代表需要通行的交通量；
步骤5：得到的配时方案通过信号控制作用于路网。
2.根据权利要求1所述的一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法，其特征在于：
步骤3的控制效益评估具体包括以下步骤：
3.1、评估最近若干周期控制效益：根据最近若干周期的各相位红灯启亮时刻剩余排队长度，预测下一周期的各相位加权红灯启亮时刻剩余排队长度，某一相位剩余排队长度越长/短，则该相位的控制效益越低/高；
3.2、各相位控制效益排序：按照控制效益由低至高，对各相位进行排序，排名越靠前，说明控制效益越低，绿灯延长需求越迫切；
3.3、控制效益附加权重系数：根据排序情况，对剩余车辆超过阈值的相位附加权重系数；
3.4、计算附加交通需求：根据交通参数检测器的数据，统计相位的小时流量，以小时流量代表交通需求，根据交通需求和控制效益附加权重系数相乘得到附加交通需求。
3.根据权利要求1或2所述的一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法，其特征在于：
步骤4中的生成配时方案，具体包括：
4.1、计算补偿后交通需求：交通需求与附加交通需求之和得到补偿后交通需求，作为分配绿灯时间的依据；
4.2、各相位交通需求比：根据补偿后交通需求，计算补偿后各相位交通需求比q′i/∑q′i，其中，qi’为补偿后交通需求；
4.3、计算各相位绿灯长度：
gi＝q′i/∑q′i*C
其中，gi为各相位绿灯长度，C为周期。
4.根据权利要求2所述的一种带闭环反馈的均衡计算相位绿灯时长的方法，其特征在于：步骤3.1中采用指数平滑方法进行预测。
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