CN111091713A - 基于负载均衡的区域交通控制方法和装置 - Google Patents

基于负载均衡的区域交通控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于负载均衡的区域交通控制方法，本发明通过计算交叉口下游路段的负载匹配度，根据负载匹配度的变化对城市交通信号控制分别进行线控制与区域控制，进而得到基于负载平衡的区域控制方式，从而达到城市交通区域负载均衡的交通状态。本发明解决了现有技术中单点信号控制或干线协调控制，缺乏以区域级为主的信号控制的缺陷。

Description

基于负载均衡的区域交通控制方法和装置
技术领域
本发明涉及城市交通控制领域，尤其是一种基于负载均衡的区域交通控制方法。
背景技术
区域交通信号控制的控制对象是城市某个区域中所有交叉口的交通信号；在城市道路网络中，不同路径的交通流是可能相互影响的，一个区域内的每个交叉口都不是孤立存在的，对某一个交叉口的信号进行控制，其相邻交叉口的交通流也会随之变化，进而影响整个区域的交通流状况。目前，区域交通的控制方案制定大多以经验为主，缺少动态数据变化的支撑，缺少科学依据，对于区域交通发生突变的情况无法应对，发明出在大数据背景下具有科学性的区域交通控制方式来使得城市交叉口达到负载均衡的状态是必然趋势。
发明内容
针对现有城市交通信号控制多为单点信号控制或干线协调控制，缺乏以区域级为主的信号控制的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于负载均衡的区域交通控制方法，根据负载匹配度的变化对城市交通信号控制分别进行线控制与区域控制，从而达到城市交通区域负载均衡的交通状态。本发明采用的技术方案是：
本发明实施例提出一种基于负载均衡的区域交通控制方法，包括以下步骤：
S1，将城市划分为多个交通子区；
S2，在交叉口设置卡口相机以捕获车辆数；
S3，以同一交叉口同一灯组相邻红灯和绿灯的时间间隔为一周期，计算每个周期内各相位的通过流量；
S4，对于一个交叉口，其下游路段每个周期驶入流量如下式：
Q路段驶入＝Q北右转+Q东直行+Q南左转
其中，Q路段驶入为此交叉口下游路段每个周期的驶入流量，Q北右转为此交叉口北右转相位通过流量，Q东直行为此交叉口东直行相位通过流量，Q南左转此交叉口南左转相位通过流量；
S5，此交叉口下游路段每个周期驶出流量如下式：
Figure BDA0002338124830000011
其中，Q路段驶出为此交叉口下游路段每个周期驶出流量，
Figure BDA0002338124830000012
为下游交叉口东直行相位通过流量，
Figure BDA0002338124830000013
为下游交叉口东左转相位通过流量，
Figure BDA0002338124830000014
下游交叉口东右转相位通过流量；
S6，此交叉口下游路段每个周期的滞留车辆如下式：
Q路段滞留＝Q路段驶入-Q路段驶出
S7，基于步骤S6计算此下游路段的负载匹配度LM；
Figure BDA0002338124830000021
其中Q*为卡口相机捕获车辆的捕获率；S为理论车头间距，L为此路段长度；
S8，当该交叉口下游路段的LM≥设定阈值时，进行线控制；
此交叉口关联相位时间进行联动调整，如下式：
T*＝k1*T东直行+k2*T南左转+k3*T北右转
其中T*为此交叉口关联相位时间，T东直行为此交叉口东直行相位时间，T南左转为此交叉口南左转相位时间，T北右转为此交叉口北右转相位时间，k1、k2、k3均为大于0且小于1的系数；
下游交叉口关联相位时间进行联动调整，如下式：
Figure BDA0002338124830000022
其中
Figure BDA0002338124830000023
为下游交叉口关联相位时间，
Figure BDA0002338124830000024
为下游交叉口东直行相位时间，
Figure BDA0002338124830000025
为下游交叉口东左转相位时间，
Figure BDA0002338124830000026
为下游交叉口东右转相位时间；k4、k5、k6均为大于1的系数；
S9，当一个交通子区内有超过设定百分比的路段的LM≥设定阈值时，进行区域控制；
对该交通子区的相邻交通子区，减少车辆流入该交通子区的相位总时间。
进一步地，根据行政性质、土地利用性质、或自然分隔进行划分交通子区。
进一步地，S8中，设定阈值是85％。
进一步地，S8中，k1、k2、k3分别取0.4～0.8之间的系数.
进一步地，步骤S9中，所述百分比为40％～50％。
本发明实施例还提出一种基于负载均衡的区域交通控制装置，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1～5中任一项所述的基于负载均衡的区域交通控制方法的步骤。
本发明的优点：本发明通过计算交叉口下游路段的负载匹配度，根据负载匹配度的变化对城市交通信号控制分别进行线控制与区域控制，进而得到基于负载平衡的区域控制方式，从而达到城市交通区域负载均衡的交通状态。
附图说明
图1为本发明的城市划分交通子区示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例提出一种基于负载均衡的区域交通控制方法，包括以下步骤：
S1，将城市划分为多个交通子区；
在一些实施例中，具体可以根据行政性质、土地利用性质、自然分隔(河流等)等进行划分交通子区；
S2，在交叉口设置卡口相机以捕获车辆数；
S3，以同一交叉口同一灯组相邻红灯和绿灯的时间间隔为一周期，计算每个周期内各相位的通过流量；
S4，对于一个交叉口，其下游路段每个周期驶入流量如下式：
Q路段驶入＝Q北右转+Q东直行+Q南左转
其中，Q路段驶入为此交叉口下游路段每个周期的驶入流量，Q北右转为此交叉口北右转相位通过流量，Q东直行为此交叉口东直行相位通过流量，Q南左转此交叉口南左转相位通过流量；如图1所示；
S5，此交叉口下游路段每个周期驶出流量如下式：
Figure BDA0002338124830000031
其中，Q路段驶出为此交叉口下游路段每个周期驶出流量，
Figure BDA0002338124830000032
为下游交叉口东直行相位通过流量，
Figure BDA0002338124830000033
为下游交叉口东左转相位通过流量，
Figure BDA0002338124830000034
下游交叉口东右转相位通过流量；
S6，此交叉口下游路段每个周期的滞留车辆如下式：
Q路段滞留＝Q路段驶入-Q路段驶出
S7，基于步骤S6计算此下游路段的负载匹配度LM；
Figure BDA0002338124830000035
其中Q*为卡口相机捕获车辆的捕获率，例如95％；S为理论车头间距，L为此路段长度；
S8，当该交叉口下游路段的LM≥设定阈值时，进行线控制；设定阈值可以是85％；
此交叉口关联相位时间进行联动调整，如下式：
T*＝k1*T东直行+k2*T南左转+k3*T北右转
其中T*为此交叉口关联相位时间，T东直行为此交叉口东直行相位时间，T南左转为此交叉口南左转相位时间，T北右转为此交叉口北右转相位时间，k1、k2、k3均为大于0且小于1的系数，典型的，可分别取0.4～0.8之间的系数；
此步骤意味着将该交叉口东直行相位时间、南左转相位时间、北右转相位时间均减少，以减少进入下游路段的流量；
下游交叉口关联相位时间进行联动调整，如下式：
Figure BDA0002338124830000041
其中
Figure BDA0002338124830000042
为下游交叉口关联相位时间，
Figure BDA0002338124830000043
为下游交叉口东直行相位时间，
Figure BDA0002338124830000044
为下游交叉口东左转相位时间，
Figure BDA0002338124830000045
为下游交叉口东右转相位时间；k4、k5、k6均为大于1的系数，例如，可分别取1.2～1.5之间的系数；
此步骤意味着下游交叉口车辆流出的相位时间增加，以缓解下游路段的车辆滞留情况；
S9，当一个交通子区内有超过设定百分比的路段的LM≥设定阈值时，进行区域控制；该百分比可设定为40％～50％；
对该交通子区的相邻交通子区，减少车辆流入该交通子区的相位总时间。
根据上述步骤获得的各交叉口控制方案下发给交叉口信号控制机，然后不断进行车辆数据采集与上述控制优化过程，直至达到全区域负载均衡的交通状态。
本发明还提出一种基于负载均衡的区域交通控制装置，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述的基于负载均衡的区域交通控制方法的步骤。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种基于负载均衡的区域交通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将城市划分为多个交通子区；
S2，在交叉口设置卡口相机以捕获车辆数；
S3，以同一交叉口同一灯组相邻红灯和绿灯的时间间隔为一周期，计算每个周期内各相位的通过流量；
S4，对于一个交叉口，其下游路段每个周期驶入流量如下式：
Q路段驶入＝Q北右转+Q东直行+Q南左转
其中，Q路段驶入为此交叉口下游路段每个周期的驶入流量，Q北右转为此交叉口北右转相位通过流量，Q东直行为此交叉口东直行相位通过流量，Q南左转此交叉口南左转相位通过流量；
S5，此交叉口下游路段每个周期驶出流量如下式：
Figure FDA0002338124820000011
其中，Q路段驶出为此交叉口下游路段每个周期驶出流量，
Figure FDA0002338124820000012
为下游交叉口东直行相位通过流量，
Figure FDA0002338124820000013
为下游交叉口东左转相位通过流量，
Figure FDA0002338124820000014
下游交叉口东右转相位通过流量；
S6，此交叉口下游路段每个周期的滞留车辆如下式：
Q路段滞留＝Q路段驶入-Q路段驶出
S7，基于步骤S6计算此下游路段的负载匹配度LM；
Figure FDA0002338124820000015
其中Q*为卡口相机捕获车辆的捕获率；S为理论车头间距，L为此路段长度；
S8，当该交叉口下游路段的LM≥设定阈值时，进行线控制；
此交叉口关联相位时间进行联动调整，如下式：
T*＝k1*T东直行+k2*T南左转+k3*T北右转
其中T*为此交叉口关联相位时间，T东直行为此交叉口东直行相位时间，T南左转为此交叉口南左转相位时间，T北右转为此交叉口北右转相位时间，k1、k2、k3均为大于0且小于1的系数；
下游交叉口关联相位时间进行联动调整，如下式：
Figure FDA0002338124820000016
其中
Figure FDA0002338124820000017
为下游交叉口关联相位时间，
Figure FDA0002338124820000018
为下游交叉口东直行相位时间，
Figure FDA0002338124820000021
为下游交叉口东左转相位时间，
Figure FDA0002338124820000022
为下游交叉口东右转相位时间；k4、k5、k6均为大于1的系数；
S9，当一个交通子区内有超过设定百分比的路段的LM≥设定阈值时，进行区域控制；
对该交通子区的相邻交通子区，减少车辆流入该交通子区的相位总时间。
2.如权利要求1所述的基于负载均衡的区域交通控制方法，其特征在于，根据行政性质、土地利用性质、或自然分隔进行划分交通子区。
3.如权利要求1所述的基于负载均衡的区域交通控制方法，其特征在于，S8中，设定阈值是85％。
4.如权利要求1所述的基于负载均衡的区域交通控制方法，其特征在于，S8中，k1、k2、k3分别取0.4～0.8之间的系数.
5.如权利要求1所述的基于负载均衡的区域交通控制方法，其特征在于，步骤S9中，所述百分比为40％～50％。
6.一种基于负载均衡的区域交通控制装置，其特征在于，包括：
存储器，存储有计算机程序；
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