CN113066295B - 交通信号灯控制方法及装置 - Google Patents

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CN113066295B CN202110309386.4A CN202110309386A CN113066295B CN 113066295 B CN113066295 B CN 113066295B CN 202110309386 A CN202110309386 A CN 202110309386A CN 113066295 B CN113066295 B CN 113066295B
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Abstract

本申请提供一种交通信号灯控制方法及装置，用于解决区域路网运行效率低的技术问题。其中，一种交通信号灯控制方法，包括以下步骤：获取区域路网信息，识别区域路网中的交叉口；分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口；获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令；发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行。相对于现有技术，所述交通信号灯控制方法提高了区域路网整体运行效率。

Description

交通信号灯控制方法及装置
技术领域
本申请涉及交通技术领域，尤其涉及一种交通信号灯控制方法及装置。
背景技术
区域路网由多个交叉口组成。当区域路网中的交叉口出现车辆拥堵，如果积累车辆消散不及时，排队车辆溢流至相邻交叉口，致使相邻交叉口的绿灯失效，会进一步造成拥堵的传播和交通死锁。因此，针对拥堵交叉口的信号优化与控制所要解决的首要问题是如何对易堵的交叉口进行优化。
很多研究人员先将大规模区域路网分解成多个小规模的控制子区或子路网，然后分别对各个子区进行优化控制，简化对整个区域路网的建模和求解过程。
在实现现有技术的过程中，发明人发现：
目前大部分划分方法都是基于各自制定的准则而并没有形成统一的划分标准。采取不同的划分方法对区域路网进行分解时，得到的控制子区是不一样的，最终的优化结果也会有所不同。
现有技术中的交通信号灯因为控制指令的不同，区域路网的运行效率低。具体表现为区域路网中的交叉口在每周期内车流通过量小、车辆排队长、停车次数多。
因此，需要提供一种交通信号灯控制方法及装置，用于解决区域路网运行效率低的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供一种交通信号灯控制方法及装置，用于解决区域路网运行效率低的技术问题。
具体的，一种交通信号灯控制方法，包括以下步骤：
获取区域路网信息，识别区域路网中的交叉口；
分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口；
获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令；
发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行；
其中，所述区域路网信息至少包括区域路网中交叉口的位置、交叉口间的路段长度、交叉口间的路段车道数。
进一步的，所述分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口，具体包括：
标记区域路网中任意一交叉口为第一类交叉口；
标记与所述第一类交叉口相邻的交叉口为第二类交叉口；
标记与所述第二类交叉口相邻的交叉口为第一类交叉口。
进一步的，获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令，具体包括：
获取第一类交叉口交通信号灯组的信号周期长度、第一类交叉口与第二类交叉口的路段长度、准备信号时长、放行车辆启动延时；
通过第一配时模型，更新预设放行指令中第一类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第一放行指令；
其中所述第一配时模型如下表示为：
Figure BDA0002988930790000021
式中，gi，1、gi，2、gi,3、gi,4分别为第一类交叉口i进口1、进口2、进口3、进口4的放行时长，Ci为第一类交叉口i信号周期，Ty为准备信号时长，Li,a、Li,b、Li,c、Li,d分别为第一类交叉口i与相邻交叉口a、b、c、d之间的距离，Ts为放行车辆的启动延时；
所述第一放行指令表现为，每次同时放行第一类交叉口一个进口的直行和左转车流。
进一步的，所述交通信号灯控制方法还包括以下步骤：
获取所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令；
发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆。
进一步的，获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令，具体包括：
获取第一类交叉口交通信号灯组的放行时刻、第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差、从第二类交叉口流入第一类交叉口的车辆数；
通过第二配时模型，计算出第二类交叉口交通信号灯的放行时长，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令；
其中，第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差如下表示为：
Figure BDA0002988930790000031
式中，ts为相关三转向车流的头车在放行时的启动延迟时间，Li，a为交叉口i和交叉口a之间的距离，v为车辆行驶的平均速度；
所述第二配时模型如下表示为：
Figure BDA0002988930790000032
Figure BDA0002988930790000033
Figure BDA0002988930790000041
式中，Qj，1为第二类交叉口j第1相位在放行时长gj，1时间内向相邻交叉口h进口1提供的车辆数,Qj，2为第二类交叉口j第2相位在放行时长gj，2时间内向相邻交叉口k进口2提供的车辆数,Qj，3为第二类交叉口j第3相位在放行时长gj，3时间内向相邻交叉口e进口3提供的车辆数,Qj，4为第二类交叉口j第4相位在放行时长gj，4时间内向相邻交叉口f进口4提供的车辆数，Nj,1、Nj,2、Nj,3、Nj,4分别为第二类交叉口j各相位控制的相关三转向车流所占车道数；
所述第二放行指令表现为，每次同时放行第二类交叉口三个进口流入第一类交叉口同一个进口的三向车流。
进一步的，所述交通信号灯控制方法还包括：
获取预设公共周期；
输入所述公共周期至第一配时模型，更新预设放行指令中第一类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第一放行指令；
发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行；
输入所述公共周期至第二配时模型，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令；
发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆
本申请实施例还提供一种交通信号灯控制装置。
具体的，一种交通信号灯控制装置，包括：
获取模块，用于获取区域路网信息，识别区域路网中的交叉口；
分类模块，用于分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口；
第一配时模块，用于获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令；
输出模块，用于发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行；
其中，所述区域路网信息至少包括区域路网中交叉口的位置、交叉口间的路段长度、交叉口间的路段车道数。
进一步的，所述第一配时模块用于获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令，具体用于：
获取第一类交叉口交通信号灯组的信号周期长度、第一类交叉口与第二类交叉口的路段长度、准备信号时长、放行车辆启动延时；
通过第一配时模型，更新预设放行指令中第一类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第一放行指令；
其中所述第一配时模型如下表示为：
Figure BDA0002988930790000051
式中，gi,1、gi,2、gi,3、gi,4分别为第一类交叉口i进口1、进口2、进口3、进口4的放行时长，Ci为第一类交叉口i信号周期，Ty为准备信号时长，Li,a、Li,b、Li,c、Li,d分别为第一类交叉口i与相邻交叉口a、b、c、d之间的距离，Ts为放行车辆的启动延时；
所述第一放行指令表现为，每次同时放行第一类交叉口一个进口的直行和左转车流。
进一步的，所述交通信号灯控制装置还包括：
第二配时模块，用于获取所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令；
所述传输模块还用于发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆。
进一步的，所述第二配时模块用于获取所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令，具体用于：
获取第一类交叉口交通信号灯组的放行时刻、第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差、从第二类交叉口流入第一类交叉口的车辆数；
通过第二配时模型，计算出第二类交叉口交通信号灯的放行时长，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令；
其中，第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差如下表示为：
Figure BDA0002988930790000061
式中，ts为相关三转向车流的头车在放行时的启动延迟时间，Li,a为交叉口i和交叉口a之间的距离，v为车辆行驶的平均速度；
所述第二配时模型如下表示为：
Figure BDA0002988930790000062
Figure BDA0002988930790000063
Figure BDA0002988930790000064
式中，Qj,1为第二类交叉口j第1相位在放行时长gj,1时间内向相邻交叉口h进口1提供的车辆数,Qj,2为第二类交叉口j第2相位在放行时长gj,2时间内向相邻交叉口k进口2提供的车辆数,Qj,3为第二类交叉口j第3相位在放行时长gj,3时间内向相邻交叉口e进口3提供的车辆数,Qj,4为第二类交叉口j第4相位在放行时长gj,4时间内向相邻交叉口f进口4提供的车辆数，Nj,1、Nj,2、Nj,3、Nj,4分别为第二类交叉口j各相位控制的相关三转向车流所占车道数；
所述第二放行指令表现为，每次同时放行第二类交叉口三个进口流入第一类交叉口同一个进口的三向车流。
本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：
使车辆在第二类交叉口进入第一类交叉口进口道时，可以不等红灯通过第一类交叉口，减少路段上排队、滞留的车辆，从而提高区域路网运行效率；
在交通高峰期时，可以提高区域路网中的交叉口在每周期内车流通过量，从而缓解车辆排队长度、减少停车次数，保证区域路网处于高效运行状态，为预防区域路网出现过饱和提供有力保障。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种交通信号灯控制方法的流程图。
图2为本申请实施例提供的一种交通信号灯控制装置的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的区域路网平面图。
100 交通信号灯控制装置
11 获取模块
12 分类模块
13 第一配时模块
14 第二配时模块
15 输出模块
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
区域路网由多个交叉口组成。当区域路网中的交叉口出现车辆拥堵，如果积累车辆消散不及时，排队车辆溢流至相邻交叉口，致使相邻交叉口的绿灯失效，会进一步造成拥堵的传播和交通死锁。现有技术中的交通信号灯因为控制指令的不同，区域路网的运行效率低。效率是单位时间内的某个物理量。对于交通来说，运行效率可以理解为一段时间内的车流通行量，或者说是通过的车辆总数。区域路网的运行效率低，具体表现为区域路网中的交叉口在每周期内车流通过量小、车辆排队长、停车次数多。
为了解决区域路网运行效率低的技术问题，本申请提供一种交通信号灯控制方法及装置，以便提升区域路网的运行效率。
提升区域路网的运行效率，就是提高区域路网在某段时间内的车流通行量。因为只有通过或流通的车辆越多，路段上排队、滞留的车辆相对较少，才能避免溢流的发生。
请参照图1，本申请公开一种交通信号灯控制方法，包括以下步骤：
S110：获取区域路网信息，识别区域路网中的交叉口。
需要指出的是，所述区域路网信息可以理解为通过地图资料或者城市规划方案等资料，获取到的区域路网相关参数、空间信息。具体的，所述区域路网信息可以表现为区域路网信息中交叉口的位置、交叉口间的路段长度、交叉口间的路段车道数等。
在获取到区域路网信息后，识别出区域路网中的交叉口，以便于从交叉口控制车流。
S120：分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口。
需要指出的是，发明人考虑到相邻的交叉口之间存在车辆流通，具有一定的相关性。为了利用上游交叉口对下游交叉口的车流量供给，本申请采取“重叠划分”的方法对区域路网中的交叉口进行分类。
在本申请提供的一种具体实施方式中，系统在获取到区域路网信息后，识别出区域路网中的交叉口；之后系统将标记区域路网中任意一交叉口为第一类交叉口；将与所述第一类交叉口相邻的交叉口标记为第二类交叉口；再次与所述第二类交叉口相邻的交叉口标记为第一类交叉口。从而以标记的第一个交叉口蔓延至整个区域路网，使得区域路网呈现为第一类交叉口与第二类交叉口相邻的划分。这样分类所依据的车量数据不存在叠加与重复，从而避免了因为同一个交叉口同时属于多个控制组而造成控制混乱的复杂情况。
S130：获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令。
需要指出的是，所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息还可以包括第一类交叉口交通信号灯组的信号周期长度、第一类交叉口与第二类交叉口的路段长度、准备信号时长、放行车辆启动延时等信息。交通信号灯组发出放行信号、准备信号、暂停信号的为一次周期；所述信号周期可以理解为交通信号灯组发出放行信号时长、准备信号时长、暂停信号时长的总和为一周期长度。例如交通信号灯组发出放行信号可以表现为绿灯；交通信号灯组发出准备信号可以表现为黄灯；交通信号灯组发出暂停信号可以表现为红灯。则交通信号灯组发出绿灯、黄灯、红灯一轮可以记为一周期；相应的，信号周期可以理解为一轮亮绿灯时长、亮黄灯时长、亮红灯时长的总和。
所述第一配时模型用于对第一类交叉口的交通信号灯组进行配时，并生成用于控制车辆放行的第一放行指令。
具体的，所述第一配时模型如下表示为：
Figure BDA0002988930790000091
式中，gi,1、gi,2、gi,3、gi,4分别为第一类交叉口i进口1、进口2、进口3、进口4的放行时长，Ci为第一类交叉口i信号周期，Ty为准备信号时长，Li,a、Li,b、Li,c、Li,d分别为第一类交叉口i与相邻交叉口a、b、c、d之间的距离，Ts为放行车辆的启动延时；
所述第一放行指令可以表现为，每次同时放行第一类交叉口一个进口的直行和左转车流。
S140：发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行。
S150：获取所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令。
需要指出的是，所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息可以包括第一类交叉口交通信号灯组的放行时刻、第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差、从第二类交叉口流入第一类交叉口的车辆数。其中，所述第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差如下表示为：
Figure BDA0002988930790000101
式中，ts为相关三转向车流的头车在放行时的启动延迟时间，Li,a为交叉口i和交叉口a之间的距离，v为车辆行驶的平均速度。所述相位可以理解为流入下游交叉口同一个进口道的三向车流组成一个相位。
还需要强调的是，所述第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差、从第二类交叉口流入第一类交叉口的车辆数，主要是针对车流到达情况制定合理的信号配时方案。区别于现有技术中的定时控制，实时获取第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差、从第二类交叉口流入第一类交叉口的车辆数等信息，可以及时释放排队较长的相位，从而实现自适应控制和驱动控制。如果车与车之间的间隔较大，是无法以饱和流速通过的。要实现车辆以饱和流速通过停车线，一般需要让车辆先停车、排队，缩短车间距，然后放行。
让车辆以饱和流速通过停车线，可以充分利用放行时间，提高单位时间内通过交叉口的车辆数，也就是提高交叉口的通行效率。除此之外，还要考虑放行时间、相位放行顺序、相位组合方式等内容。如果只考虑当前放行相位的车辆以饱和流速通过交叉口、而不顾其他相位的排队等待时间，会造成其他路段上出现溢流，不利于优化交叉口的交通控制。因此，要优化交叉口的交通控制，就需要对上游交叉口进行适当的流量控制，避免过多的车辆进入排队路段而造成溢流。
系统通过第二配时模型，可以计算出第二类交叉口交通信号灯的放行时长，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令。
需要指出的是，所述第二配时模型用于对第二类交叉口的交通信号灯组进行配时，并生成用于控制车辆放行的第二放行指令。所述第二放行指令表现为，每次同时放行第二类交叉口三个进口流入第一类交叉口同一个进口的三向车流。所述第二配时模型如下表示为：
Figure BDA0002988930790000111
Figure BDA0002988930790000112
Figure BDA0002988930790000113
式中，Qj,1为第二类交叉口j第1相位在放行时长gj,1时间内向相邻交叉口h进口1提供的车辆数,Qj,2为第二类交叉口j第2相位在放行时长gj,2时间内向相邻交叉口k进口2提供的车辆数,Qj,3为第二类交叉口j第3相位在放行时长gj,3时间内向相邻交叉口e进口3提供的车辆数,Qj,4为第二类交叉口j第4相位在放行时长gj,4时间内向相邻交叉口f进口4提供的车辆数，Nj,1、Nj,2、Nj,3、Nj,4分别为第二类交叉口j各相位控制的相关三转向车流所占车道数。
S160：发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆。
需要强调的是，为实现各交叉口之间的协同控制，区域路网中所有交叉口采用相同的信号周期。具体的，系统还可以获取预设公共周期；并输入所述公共周期至第一配时模型，更新预设放行指令中第一类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第一放行指令；发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行；之后输入所述公共周期至第二配时模型，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令；最后发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆。
请参照图2，为支持交通信号灯控制方法，本申请还提供一种交通信号灯控制装置100，包括：
获取模块11，用于获取区域路网信息，识别区域路网中的交叉口。
分类模块12，用于分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口。
第一配时模块13，用于获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令。
第二配时模块14，用于获取所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令。
输出模块15，用于发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行；发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆。
需要指出的是，所述区域路网信息可以理解为通过地图资料或者城市规划方案等资料，获取到的区域路网相关参数、空间信息。具体的，所述区域路网信息可以表现为区域路网信息中交叉口的位置、交叉口间的路段长度、交叉口间的路段车道数等。
获取模块11在获取到区域路网信息后，可以识别出区域路网中的交叉口，以便于从交叉口控制车流。
发明人考虑到相邻的交叉口之间存在车辆流通，具有一定的相关性。为了利用上游交叉口对下游交叉口的车流量供给，在获取模块11获取到区域路网信息后，识别出区域路网中的交叉口；之后分类模块12将标记区域路网中任意一交叉口为第一类交叉口；将与所述第一类交叉口相邻的交叉口标记为第二类交叉口；再次与所述第二类交叉口相邻的交叉口标记为第一类交叉口。从而以标记的第一个交叉口蔓延至整个区域路网，使得区域路网呈现为第一类交叉口与第二类交叉口相邻的划分。这样分类所依据的车量数据不存在叠加与重复，从而避免了因为同一个交叉口同时属于多个控制组而造成控制混乱的复杂情况。
第一配时模块13获取的第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息还可以包括第一类交叉口交通信号灯组的信号周期长度、第一类交叉口与第二类交叉口的路段长度、准备信号时长、放行车辆启动延时等信息。交通信号灯组发出放行信号、准备信号、暂停信号的为一次周期；所述信号周期可以理解为交通信号灯组发出放行信号时长、准备信号时长、暂停信号时长的总和为一周期长度。例如交通信号灯组发出放行信号可以表现为绿灯；交通信号灯组发出准备信号可以表现为黄灯；交通信号灯组发出暂停信号可以表现为红灯。则交通信号灯组发出绿灯、黄灯、红灯一轮可以记为一周期；相应的，信号周期可以理解为一轮亮绿灯时长、亮黄灯时长、亮红灯时长的总和。
所述第一配时模型用于对第一类交叉口的交通信号灯组进行配时，并生成用于控制车辆放行的第一放行指令。
具体的，所述第一配时模型如下表示为：
Figure BDA0002988930790000141
式中，gi,1、gi,2、gi,3、gi,4分别为第一类交叉口i进口1、进口2、进口3、进口4的放行时长，Ci为第一类交叉口i信号周期，Ty为准备信号时长，Li,a、Li,b、Li,c、Li,d分别为第一类交叉口i与相邻交叉口a、b、c、d之间的距离，Ts为放行车辆的启动延时；
所述第一放行指令可以表现为，每次同时放行第一类交叉口一个进口的直行和左转车流。
第二配时模块14获取到的第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息可以包括第一类交叉口交通信号灯组的放行时刻、第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差、从第二类交叉口流入第一类交叉口的车辆数。其中，所述第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差如下表示为：
Figure BDA0002988930790000142
式中，ts为相关三转向车流的头车在放行时的启动延迟时间，Li,a为交叉口i和交叉口a之间的距离，v为车辆行驶的平均速度。所述相位可以理解为流入下游交叉口同一个进口道的三向车流组成一个相位。
系统通过第二配时模型，可以计算出第二类交叉口交通信号灯的放行时长，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令。
需要指出的是，所述第二配时模型用于对第二类交叉口的交通信号灯组进行配时，并生成用于控制车辆放行的第二放行指令。所述第二放行指令表现为，每次同时放行第二类交叉口三个进口流入第一类交叉口同一个进口的三向车流。所述第二配时模型如下表示为：
Figure BDA0002988930790000151
Figure BDA0002988930790000152
Figure BDA0002988930790000153
式中，Qj,1为第二类交叉口j第1相位在放行时长gj,1时间内向相邻交叉口h进口1提供的车辆数,Qj,2为第二类交叉口j第2相位在放行时长gj,2时间内向相邻交叉口k进口2提供的车辆数,Qj,3为第二类交叉口j第3相位在放行时长gj,3时间内向相邻交叉口e进口3提供的车辆数,Qj,4为第二类交叉口j第4相位在放行时长gj,4时间内向相邻交叉口f进口4提供的车辆数，Nj,1、Nj,2、Nj,3、Nj,4分别为第二类交叉口j各相位控制的相关三转向车流所占车道数。
在本申请提供的一种具体实施方式中，获取模块11获取到某一区域路网信息。该区域路网平面图如图3所示。用圆标记的交叉口为第一类交叉口，用三角标记的交叉口为第二类交叉口。
在该区域路网中，第一类交叉口包括：(1,2,5)、(3,2,4,7)、(6,5,2,7,10)、(8,7,4,12)、(9,5,10,13)、(11,10,7,12,15)、(14,13,10,15)和(16,15,12)。由于交叉口1、3、8、9、14和16位于边界处，这些第一类交叉口缺少部分相邻交叉口。
第二类交叉口包括：(2,1,3,6)、(4,3,8)、(5,1,6,9)、(7,6,3,8,11)、(10,9,6,11,14)、(12,11,8,16)、(14,13,10,15)和(15,14,11,16)。由于交叉口2、4、5、12、13和15位于边界处，这些第二类交叉口缺少部分相邻交叉口。
区域路网中各相邻交叉进口之间的距离和相关交通流参数值见下表。
Figure BDA0002988930790000161
Figure BDA0002988930790000171
参照上表中相关参数，可以得到第一类交叉口的配时方案。以第一类交叉口(6,5,2,7,10)为例，相关计算过程如下：
Figure BDA0002988930790000172
取公共信号周期为180秒，即C6＝180秒，代入上表中相关参数数值，得到：
Figure BDA0002988930790000173
通过求解得到交叉口6的信号配时方案为：
Figure BDA0002988930790000174
由
Figure BDA0002988930790000175
Figure BDA0002988930790000176
Figure BDA0002988930790000181
可以得到中心交叉口6与相邻交叉口5，2，7，10的相关三转向车流的绿灯时长关系。如下表示为：
Figure BDA0002988930790000182
由此得到中心交叉口6的相邻交叉口相关相位的信号配时方案为：
g5,1＝32秒，g2,2＝43秒，g7,3＝44秒，g10,4＝49秒。
采用同样的方法，可以得到图3所示的区域路网中所有第一类交叉口的信号配时方案，计算结果见下表。
Figure BDA0002988930790000183
Figure BDA0002988930790000191
将上表中的计算结果，代入
Figure BDA0002988930790000192
Figure BDA0002988930790000193
Figure BDA0002988930790000194
通过计算可以得到第二类交叉口，即第二类交叉口部分相位的配时结果，如下表中所示：
Figure BDA0002988930790000201
由于以交叉口2、4、5、12、13、15为中心的第二类交叉口位于图3所示区域路网的边界，其控制组内部有部分相邻交叉口缺失，根据公式只能得到这些中心交叉口的部分相位绿灯时长。但是以交叉口7和交叉口10为中心的第二类交叉口成是完整，最终得到的信号配时方案也是完整的。根据上表中所示结果，中心交叉口7和中心交叉口10的周期分别为：
C7＝45+53+44+40+4×3＝194
C10＝34+53+33+50+4×3＝182
调整这两个值为公共信号周期180秒，以便实现相邻交叉口之间的相位差控制。调整后的第二类交叉口完整的信号配时结果见下表。
Figure BDA0002988930790000211
第一类交叉口相关三转向车流与对应的中心交叉进口的放行相位差计算结果为：
Figure BDA0002988930790000221
Figure BDA0002988930790000222
Figure BDA0002988930790000223
Figure BDA0002988930790000224
Figure BDA0002988930790000225
Figure BDA0002988930790000226
Figure BDA0002988930790000227
Figure BDA0002988930790000228
Figure BDA0002988930790000229
Figure BDA00029889307900002210
Figure BDA00029889307900002211
Figure BDA00029889307900002212
Figure BDA00029889307900002213
Figure BDA00029889307900002214
Figure BDA00029889307900002215
Figure BDA00029889307900002216
Figure BDA0002988930790000231
Figure BDA0002988930790000232
Figure BDA0002988930790000233
Figure BDA0002988930790000234
Figure BDA0002988930790000235
Figure BDA0002988930790000236
Figure BDA0002988930790000237
Figure BDA0002988930790000238
借助交通仿真软件VISSIM搭建区域路网模型，按照上述配时方案对图3中各个交叉口进口信号配时后，进行仿真，仿真时长为1小时。将结果与普通四相位固定配时方法相比，对比结果见下表。
Figure BDA0002988930790000239
由仿真结果可见，本申请提出的交通信号灯控制装置100及交通信号灯控制装置100所使用的交通信号灯控制方法可以显著减少路段上的车辆排队长度、车辆延迟时间和停车次数，提升了区域路网的运行效率。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种交通信号灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取区域路网信息，识别区域路网中的交叉口；
分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口；
获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令；
发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行；
其中，所述区域路网信息至少包括区域路网中交叉口的位置、交叉口间的路段长度、交叉口间的路段车道数；
获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令，具体包括：
获取第一类交叉口交通信号灯组的信号周期长度、第一类交叉口与第二类交叉口的路段长度、准备信号时长、放行车辆启动延时；
通过第一配时模型，更新预设放行指令中第一类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第一放行指令；
其中所述第一配时模型如下表示为：
Figure FDA0003535945570000011
式中，gi,1、gi,2、gi,3、gi,4分别为第一类交叉口i进口1、进口2、进口3、进口4的放行时长，Ci为第一类交叉口i信号周期，Ty为准备信号时长，Li,a、Li,b、Li,c、Li,d分别为第一类交叉口i与相邻交叉口a、b、c、d之间的距离，Ts为放行车辆的启动延时；
所述第一放行指令表现为，每次同时放行第一类交叉口一个进口的直行和左转车流。
2.如权利要求1所述的交通信号灯控制方法，其特征在于，所述分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口，具体包括：
标记区域路网中任意一交叉口为第一类交叉口；
标记与所述第一类交叉口相邻的交叉口为第二类交叉口；
标记与所述第二类交叉口相邻的交叉口为第一类交叉口。
3.如权利要求1所述的交通信号灯控制方法，其特征在于，所述交通信号灯控制方法还包括以下步骤：
获取所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令；
发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆。
4.如权利要求3所述的交通信号灯控制方法，其特征在于，获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令，具体包括：
获取第一类交叉口交通信号灯组的放行时刻、第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差、从第二类交叉口流入第一类交叉口的车辆数；
通过第二配时模型，计算出第二类交叉口交通信号灯的放行时长，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令；
其中，第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差如下表示为：
Figure FDA0003535945570000021
式中，ts为相关三转向车流的头车在放行时的启动延迟时间，Li,a为交叉口i和交叉口a之间的距离，v为车辆行驶的平均速度；
所述第二配时模型如下表示为：
Figure FDA0003535945570000022
Figure FDA0003535945570000031
Figure FDA0003535945570000032
式中，S为车辆饱和流速，单位为辆/秒；Qj,1为第二类交叉口j第1相位在放行时长gj,1时间内向相邻交叉口h进口1提供的车辆数,Qj,2为第二类交叉口j第2相位在放行时长gj,2时间内向相邻交叉口k进口2提供的车辆数,Qj,3为第二类交叉口j第3相位在放行时长gj,3时间内向相邻交叉口e进口3提供的车辆数,Qj,4为第二类交叉口j第4相位在放行时长gj,4时间内向相邻交叉口f进口4提供的车辆数，Nj,1、Nj,2、Nj,3、Nj,4分别为第二类交叉口j各相位控制的相关三转向车流所占车道数；
所述第二放行指令表现为，每次同时放行第二类交叉口三个进口流入第一类交叉口同一个进口的三向车流。
5.如权利要求1所述的交通信号灯控制方法，其特征在于，所述交通信号灯控制方法还包括：
获取预设公共周期；
输入所述公共周期至第一配时模型，更新预设放行指令中第一类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第一放行指令；
发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行；
输入所述公共周期至第二配时模型，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令；
发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆。
6.一种交通信号灯控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取区域路网信息，识别区域路网中的交叉口；
分类模块，用于分类区域路网，生成第一类交叉口、第二类交叉口；
第一配时模块，用于获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令；
输出模块，用于发送所述第一放行指令至第一类交叉口的交通信号灯组，以便控制第一类交叉口的交通信号灯组对第一类交叉口的车流进行放行；
其中，所述区域路网信息至少包括区域路网中交叉口的位置、交叉口间的路段长度、交叉口间的路段车道数；
所述第一配时模块用于获取第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第一配时模型，生成第一放行指令，具体用于：
获取第一类交叉口交通信号灯组的信号周期长度、第一类交叉口与第二类交叉口的路段长度、准备信号时长、放行车辆启动延时；
通过第一配时模型，更新预设放行指令中第一类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第一放行指令；
其中所述第一配时模型如下表示为：
Figure FDA0003535945570000041
式中，gi,1、gi,2、gi,3、gi,4分别为第一类交叉口i进口1、进口2、进口3、进口4的放行时长，Ci为第一类交叉口i信号周期，Ty为准备信号时长，Li,a、Li,b、Li,c、Li,d分别为第一类交叉口i与相邻交叉口a、b、c、d之间的距离，Ts为放行车辆的启动延时；
所述第一放行指令表现为，每次同时放行第一类交叉口一个进口的直行和左转车流。
7.如权利要求6所述的交通信号灯控制装置，其特征在于，所述交通信号灯控制装置还包括：
第二配时模块，用于获取所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令；
所述输出模块还用于发送所述第二放行指令至第二类交叉口的交通信号灯组，以便控制第二类交叉口向第一类交叉口流入的车辆。
8.如权利要求7所述的交通信号灯控制装置，其特征在于，所述第二配时模块用于获取所述第一类交叉口、第二类交叉口的区域路网信息，通过第二配时模型，生成第二放行指令，具体用于：
获取第一类交叉口交通信号灯组的放行时刻、第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差、从第二类交叉口流入第一类交叉口的车辆数；
通过第二配时模型，计算出第二类交叉口交通信号灯的放行时长，更新预设放行指令中第二类交叉口交通信号灯组的放行时长，生成第二放行指令；
其中，第一类交叉与第二类交叉口的放行相位差如下表示为：
Figure FDA0003535945570000051
式中，ts为相关三转向车流的头车在放行时的启动延迟时间，Li,a为交叉口i和交叉口a之间的距离，v为车辆行驶的平均速度；
所述第二配时模型如下表示为：
Figure FDA0003535945570000052
Figure FDA0003535945570000053
Figure FDA0003535945570000061
式中，S为车辆饱和流速，单位为辆/秒；Qj,1为第二类交叉口j第1相位在放行时长gj,1时间内向相邻交叉口h进口1提供的车辆数,Qj,2为第二类交叉口j第2相位在放行时长gj,2时间内向相邻交叉口k进口2提供的车辆数,Qj,3为第二类交叉口j第3相位在放行时长gj,3时间内向相邻交叉口e进口3提供的车辆数,Qj,4为第二类交叉口j第4相位在放行时长gj,4时间内向相邻交叉口f进口4提供的车辆数，Nj,1、Nj,2、Nj,3、Nj,4分别为第二类交叉口j各相位控制的相关三转向车流所占车道数；
所述第二放行指令表现为，每次同时放行第二类交叉口三个进口流入第一类交叉口同一个进口的三向车流。
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