CN110459067B - 基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法及系统，方法包括：获取卡口数据；基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据；根据所述评价时间范围内的完整周期数据，确定交通信号协调控制路段的运行时段；基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果；基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的整体评价结果；根据所述节段评价结果和整体评价结果，进行交通信号协调控制。本发明通过生成准确的节段评价结果和整体评价结果，提高了交通控制策略的设置和理性，能够有效降低车辆的通行延误，实用性高，可广泛应用于计算机技术领域。

Description

基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其是基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法及系统。

背景技术

名词解释：

“绿路”是指一种交通信号协调控制方法，即通过协调相邻交叉口的交通信号，使得进入该道路的大部分车辆能够按一定的车速连续通过几个交叉口。

绿路车辆：车辆经过的上下游刚好属于绿路的上下游路口。

畅行阈值：判断车辆是否畅行，等于设计行车时间加上一个协调相位绿灯时长。注意，这里的畅行定义是车辆在绿波带范围内通过(不保证是否有停车等待行为)，不会滞留到下一个周期。

绿波车辆：行程时间小于等于畅行阈值时间的过车样本。

绿波头车：车道的第一辆绿波车辆。

应过未过车辆：表示行程时间大于阈值时间的过车样本。

红消车辆：支路和辅路进来的车辆以及上周期遗留的绿路车辆，一般等灯时排在前面。

红消时间：车道红消时间为车道组绿波头车前最后一辆红消车辆的过车时间与绿灯开始时间之差。实际的红消时间为协调方向车道红消时间的均值。

带宽：车道带宽等于绿灯时长减车道组的红消时间。实际的带宽等于协调方向车道带宽的均值。

随着经济的发展，城市化进程加快，中心城区交通运行状态持续恶化，交通拥堵问题日益严重。在智能交通系统中，干线协调的交通信号控制(也称交通绿路协调控制)已成为理论成熟、应用较广的提高道路通行效率的手段，实施的依据普遍以路口线圈检测的流量为主。但是，由于缺乏个体信息，上下游的过车无法关联，也就意味着无法精确获知每一辆车在每一路段的具体通行时间，控制策略的制定和效果评价缺乏合理性和准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法及系统，以进一步提升绿路实施效果评价的合理性和准确性，有效指导协调控制方法的优化。

一方面，本发明实施例提供了一种基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法，包括以下步骤：

获取卡口数据，所述卡口数据包括路段车流量信息、路段车速信息、绿信比信息以及路段饱和度信息；

基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据；

根据所述评价时间范围内的完整周期数据，确定交通信号协调控制路段的运行时段；

基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果；

基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的整体评价结果；

根据所述节段评价结果和整体评价结果，进行交通信号协调控制。

进一步，所述获取卡口数据这一步骤，包括以下步骤：

获取卡口数据，并对卡口数据进行清洗操作；

对清洗操作的结果进行修正操作；

将修正操作的结果与路段过车信息进行匹配，得到基础数据。

进一步，所述基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据这一步骤，包括以下步骤：

获取所述评价时间范围内的卡口数据中的灯态数据；

判断灯态数据中是否存在重复相位号，若是，则确定所述评价时间范围内的卡口数据为完整周期数据；反之，则对所述评价时间范围内的卡口数据进行补充。

进一步，所述基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果这一步骤，包括以下步骤：

根据预设的畅行时间计算畅行阈值；

根据畅行阈值生成交通信号协调控制的周期评价结果；

对交通信号协调控制的周期评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的节段评价结果。

进一步，所述基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的整体评价结果这一步骤，其具体为：

对交通信号协调控制的节段评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的整体评价结果。

进一步，所述节段评价结果包括车辆旅行时间有效样本数、停车通过的旅行时间样本、不停车通过的旅行时间样本、停车率以及车辆旅行时间连续失效的次数。

另一方面，本发明实施例还提供了一种基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价系统，包括：

获取模块，用于获取卡口数据，所述卡口数据包括路段车流量信息、路段车速信息、绿信比信息以及路段饱和度信息；

预处理模块，用于基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据；

确定模块，用于根据所述评价时间范围内的完整周期数据，确定交通信号协调控制路段的运行时段；

节段评价模块，用于基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果；

整体评价模块，用于基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的整体评价结果；

控制模块，用于根据所述节段评价结果和整体评价结果，进行交通信号协调控制。

进一步，所述节段评价模块包括：

计算单元，用于根据预设的畅行时间计算畅行阈值；

生成单元，用于根据畅行阈值生成交通信号协调控制的周期评价结果；

汇总单元，用于对交通信号协调控制的周期评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的节段评价结果。

上述本发明实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点：本发明的实施例根据卡口数据和预设的评价时间范围，确定交通信号协调控制路段的运行时段，进而生成交通信号协调控制路段的节段评价结果和整体评价结果，最终根据节段评价结果和整体评价结果进行交通信号协调控制；本发明通过生成准确的节段评价结果和整体评价结果，提高了交通控制策略评价的合理性和准确性，指导协调控制方法的优化，使得车辆通行延误降低，实用性高。

附图说明

图1为本发明实施例的步骤流程图；

图2为本发明实施例的算法流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

参照图1，本发明实施例提供了一种基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法，包括以下步骤：

获取卡口数据，所述卡口数据包括路段车流量信息、路段车速信息、绿信比信息以及路段饱和度信息；

基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据；

根据所述评价时间范围内的完整周期数据，确定交通信号协调控制路段的运行时段；

基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果；

基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的整体评价结果；

根据所述节段评价结果和整体评价结果，进行交通信号协调控制。

进一步作为优选的实施方式，所述获取卡口数据这一步骤，包括以下步骤：

获取卡口数据，并对卡口数据进行清洗操作；

对清洗操作的结果进行修正操作；

将修正操作的结果与路段过车信息进行匹配，得到基础数据。

进一步作为优选的实施方式，所述基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据这一步骤，包括以下步骤：

获取所述评价时间范围内的卡口数据中的灯态数据；

判断灯态数据中是否存在重复相位号，若是，则确定所述评价时间范围内的卡口数据为完整周期数据；反之，则对所述评价时间范围内的卡口数据进行补充。

进一步作为优选的实施方式，所述基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果这一步骤，包括以下步骤：

根据预设的畅行时间计算畅行阈值；

根据畅行阈值生成交通信号协调控制的周期评价结果；

对交通信号协调控制的周期评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的节段评价结果。

进一步作为优选的实施方式，所述基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的整体评价结果这一步骤，其具体为：

对交通信号协调控制的节段评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的整体评价结果。

进一步作为优选的实施方式，所述节段评价结果包括车辆旅行时间有效样本数、停车通过的旅行时间样本、不停车通过的旅行时间样本、停车率以及车辆旅行时间连续失效的次数。

与图1的方法相对应，本发明实施例还提供了一种基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价系统，包括：

获取模块，用于获取卡口数据，所述卡口数据包括路段车流量信息、路段车速信息、绿信比信息以及路段饱和度信息；

预处理模块，用于基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据；

确定模块，用于根据所述评价时间范围内的完整周期数据，确定交通信号协调控制路段的运行时段；

节段评价模块，用于基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果；

整体评价模块，用于基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的整体评价结果；

控制模块，用于根据所述节段评价结果和整体评价结果，进行交通信号协调控制。

进一步作为优选的实施方式，所述节段评价模块包括：

计算单元，用于根据预设的畅行时间计算畅行阈值；

生成单元，用于根据畅行阈值生成交通信号协调控制的周期评价结果；

汇总单元，用于对交通信号协调控制的周期评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的节段评价结果。

下面详细描述本发明一种基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法的具体实施步骤：

本发明的交通信号协调控制方法通过相关道路有完备的卡口、电警、信号灯等设施，经过初始化后读取实时的过车信息后经过数据加工，得到路段流量、车速、绿信比、饱和度等信息，再对绿路的运行状态进行评价，如图2所示，绿路评价的流程主要分为五步，包括前期的数据准备，获取绿路评价的完整周期数据，判别绿路的运行时段，对绿路的节段、整体评价，具体为：

S1、基础数据准备；

基础数据即卡口数据的读取，先对卡口数据进行清洗、修正等预处理流程，包括对卡口数据存在的误识别冗余录入、检测时间并非经过停车线时间这些异常情况，实现剔除冗余记录，并根据具体过车情况修正在红灯期间的检测时间；具体地，若在检测时间不等于经过停车线时间，则需要修正卡口检测时间；反之，若检测时间等于经过停车线时间，则不需要修正卡口检测时间。

在对卡口数据进行清洗、修正等预处理后，然后将预处理后的卡口数据与对应的过车信息进行匹配、筛选，为后期的绿路评价工作做好数据基础。

S2、获取绿路评价的完整周期数据；

本实施例在对绿路进行评价之前，首先预设评价的时间范围，即绿路周期。根据完整周期判别原则，确定当前评价时段内的卡口数据是否完备。

S3、判别是否属于绿路的运行时段；

本实施例首先获取绿路节段评价的核心参数：畅行阈值时间，然后判断数据源中的时段是否属于绿路的运行时段。

S4、绿路节段评价；

根据判别属于绿路运行时段的评价结果，对周期评价结果进行汇总，得到绿路节段评价结果。

S5、绿路整体评价；

将运行时段内的各个节段绿路评价结果进行汇总统计，得到绿路时段的整体运行状态评价结果。上述评价过程的数据均在数据库中生成相应的报表。

S6、根据所述节段评价结果和整体评价结果，进行交通信号协调控制。

优选地，本实施例详细描述绿路节段的5分钟评价过程：

绿路节段是指相邻绿路节点间的区段，本实施例通过节段的上下游绿路节点的卡口检测获取绿路节段的车辆旅行时间信息，进而评价节段下游节点的绿路运行的效果。

首先，记录车辆在节段上下游节点处的检测时间在数据库中存储的字段分别为kssj和jssj；然后，将上述kssj和jssj指标作差，得到旅行时间；接着，收集jssj在本5分钟统计间隔内的旅行时间样本；再接着，界定旅行时间的上界和下界时间：

其中，旅行时间下界：限速60km。

旅行时间上界：设计旅行时间+3×绿路周期时长。

本实施例筛除上下界以外的旅行时间样本，得出5分钟内通行绿路的有效行程时间样本。然后划分车辆是否畅行通过节段下游节点，阈值是：

畅行通行的上界阈值：设计旅行时间+max{绿路带宽时长,协调相位红灯时长}；

最后，得出畅行通过下游绿路节点的车辆数和排队延误至后续周期通过的车辆数，据此判断绿路节段的运行状态，并将三种状态划分为三种颜色：

灰色：没有车辆通行，无数据；

绿色：畅行车辆数的比例≤30％；

红色：畅行车辆数的比例>30％。

优选地，本实施例详细描述绿路整体的5分钟评价过程：

本实施例利用绿路的各节段评价结果，汇总统计后，进行绿路整体运行状态的评价，参考绿路节段的评价方法，其评价结果如下：

灰色：所有节段均无数据；

黄色：部分节段无数据；

绿色：节段状态为“红色”的节段数占有数据评价节段总数的比例≤50％；

红色：节段状态为“红色”的节段数占有数据评价节段总数的比例>50％。

优选地，本实施例详细描述绿路路口周期评价过程：

具体地，绿路评价的指标分为三部分，分别是对于完整周期内的绿路路口评价指标、绿路节段评价指标和绿路整体评价指标；

本实施例运行时段内，针对协调方向，每周期产生的评价。具体评价指标如下：

绿路车辆：车辆经过的上下游刚好属于绿路的上下游路口。

畅行阈值：判断车辆是否畅行，等于设计行车时间加上一个协调相位绿灯时长。注意，这里的畅行定义是车辆在绿波带范围内通过(不保证是否有停车等待行为)，不会滞留到下一个周期。

绿波车辆green_car：行程时间小于等于畅行阈值时间的过车样本。

绿波头车：车道绿波头车为车道的第一辆绿波车辆。

应过未过车辆yellow_car：表示行程时间大于阈值时间的过车样本。

红消车辆red_car：支路和辅路进来的车辆以及上周期遗留的绿路车辆，一般等灯时排在前面。

红消时间hxsj：车道红消时间为车道组绿波头车前最后一辆红消车辆的过车时间与绿灯开始时间之差。实际的红消时间为协调方向车道红消时间的均值。

带宽dk：车道带宽等于绿灯时长减车道组的红消时间。实际的带宽等于协调方向车道带宽的均值。

优选地，本实施例详细描述绿路节段10分钟评价过程：

在运行时段内，本实施例每10分钟产生绿路节段的评价结果，具体评价指标如下：

具体地：

节段状态

YSZS_T：延时指数，实际平均节段行车时间/设计节段行车时间。

PJLXSX：长期失效标记，节段在同一方案时段内的连续失效次数超过2次，则显示节段长期失效的“红点”标记。

绿波车辆：筛选周期评价，使其协调相位开始时间属于评价时段(如09:10～09:20)，累加上述所有周期评价的绿波车辆。

应过未过车辆：筛选周期评价，使其协调相位开始时间属于评价时段(如09:10～09:20)，累加上述所有周期评价的应过未过车辆。

红消车辆：筛选周期评价，使其协调相位开始时间属于评价时段(如09:10～09:20)，累加上述所有周期评价的红消车辆。

红消时间：筛选周期评价，使其协调相位开始时间属于评价时段(如09:10～09:20)，取上述所有周期评价的红消时间的均值。

带宽：筛选周期评价，使其协调相位开始时间属于评价时段(如09:10～09:20)，取上述所有周期评价的带宽均值。

平均行程时间：筛选周期评价，使其协调相位开始时间属于评价时段(如09:10～09:20)，取上述所有周期评价的绿路车辆行程时间均值。

平均车速：路段长度/平均行程时间。

另外，为了支持评价结果的校验等详情分析，节段评价结果表也记录了车辆旅行时间有效样本数、停车通过的旅行时间样本、不停车通过的旅行时间样本、停车率、连续失效次数这几项信息。

优选地，本实施例详细描述绿路整体时段评价的过程：

运行时段内，每10分钟利用本运行时段内截至目前的观测数据，产生的绿路整体在本时段的评价结果，具体评价指标如下：

ZT：本运行时段截至当前该绿路整体的状态(用于大脑界面显示)，取为本时段内已评价的所有10分钟(包括当前5分钟)绿路整体状态中频次最大的，若出现多个并列最高频次的状态则按“失效>无设备>无数据>正常”的优先级从高到低采用。其中某10分钟的绿路整体状态划分见ZT_Now字段，取为节段状态中频次最大的。

YSZS：本运行时段截至当前的绿路整体延时指数，由本时段内所有节段所有每10分钟的节段延时指数的均值计算。

JDZT：本运行时段截至当前绿路中各节段的状态(用于后续分析)，某节段状态取为时段内已评价的10分钟(包括当前5分钟)该节段状态中频次最大的，若出行多个并列最高频次的状态则按“失效>无设备>无数据>正常”的优先级从高到低采用。不同节段的状态用“/”连接成字符串。其中某10分钟的节段状态划分见JDZT_Now字段。

ZT_Now：当前10分钟该绿路整体的状态(用于后续分析)，具体而言：

整体状态

其中，节段失效比例＝失效节段数量/节段总数；

ZT_part_now：当前10分钟该绿路中有设备节段的整体评价(用于后续分析)，具体而言，整体状态

ZT_part：本运行时段截至当前该绿路所有的有设备节段的状态。基于ZT_part_now得出，评价方法类似于由ZT_Now得出ZT。

KK_Segment：有设备的节段的序号组成的字符串，形如：“1-5-6”，其中节段序号从1开始。

Problem_segment:问题节段序号。

Ave_speed:时段内绿路的平均车速，取所有节段绿路车辆速度的均值。

综上所述，本发明的基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法及系统通过生成准确的节段评价结果和整体评价结果，提高了交通控制策略的设置和理性，能够有效降低车辆的通行延误，实用性高。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取卡口数据，所述卡口数据包括路段车流量信息、路段车速信息、绿信比信息以及路段饱和度信息；

基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据；

根据所述评价时间范围内的完整周期数据，确定交通信号协调控制路段的运行时段；

基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果；

基于交通信号协调控制路段的运行时段，对交通信号协调控制的节段评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的整体评价结果；

根据所述节段评价结果和整体评价结果，进行交通信号协调控制；

所述基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据这一步骤，包括以下步骤：

获取所述评价时间范围内的卡口数据中的灯态数据；

判断灯态数据中是否存在重复相位号，若是，则确定所述评价时间范围内的卡口数据为完整周期数据；反之，则对所述评价时间范围内的卡口数据进行补充；

所述基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果这一步骤，包括以下步骤：

根据预设的畅行时间计算畅行阈值；

根据畅行阈值生成交通信号协调控制的周期评价结果；

对交通信号协调控制的周期评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的节段评价结果。

2.根据权利要求1所述的基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法，其特征在于：所述获取卡口数据这一步骤，包括以下步骤：

获取卡口数据，并对卡口数据进行清洗操作；

对清洗操作的结果进行修正操作；

将修正操作的结果与路段过车信息进行匹配，得到基础数据。

3.根据权利要求1所述的基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价方法，其特征在于：所述节段评价结果包括车辆旅行时间有效样本数、停车通过的旅行时间样本、不停车通过的旅行时间样本、停车率以及车辆旅行时间连续失效的次数。

4.基于车辆个体的交通绿路信号协调控制评价系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取卡口数据，所述卡口数据包括路段车流量信息、路段车速信息、绿信比信息以及路段饱和度信息；

预处理模块，用于基于预设的评价时间范围，对卡口数据进行预处理，得到所述评价时间范围内的完整周期数据；

确定模块，用于根据所述评价时间范围内的完整周期数据，确定交通信号协调控制路段的运行时段；

节段评价模块，用于基于交通信号协调控制路段的运行时段，生成交通信号协调控制路段的节段评价结果；

整体评价模块，用于基于交通信号协调控制路段的运行时段，对所述节段评价结果进行汇总，并生成交通信号协调控制路段的整体评价结果；

控制模块，用于根据所述节段评价结果和整体评价结果，进行交通信号协调控制；

所述节段评价模块包括：

计算单元，用于根据预设的畅行时间计算畅行阈值；

生成单元，用于根据畅行阈值生成交通信号协调控制的周期评价结果；

汇总单元，用于对交通信号协调控制的周期评价结果进行汇总，得到交通信号协调控制路段的节段评价结果；

所述预处理模块，具体用于：

获取所述评价时间范围内的卡口数据中的灯态数据；

判断灯态数据中是否存在重复相位号，若是，则确定所述评价时间范围内的卡口数据为完整周期数据；反之，则对所述评价时间范围内的卡口数据进行补充。

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