CN114446066B - 一种道路信号控制方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种道路信号控制方法以及装置，方法包括：确定交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据，交通路网至少包括相邻的第一路口；设定第一路口的相位阶段相序不变，针对相交道路，获取第二路口在相交道路上的路口状态数据；在路口状态数据不满足预设通行要求的情况下，基于所获取的路口状态数据，调整第二路口在相交道路的相位阶段；设定调整后的第二路口的相位相序不变，按照上述步骤，其他相邻路口进行相位阶段调整，直至调整交通路网中的所有路口。通过将交通路网中的一个路口为基准路口，向其周围局部路口进行配置优化，并以递归式地优化整个路网的路口，可实时基于道路状况进行调整，比较灵活并且可提升路口通行效率。

Description

一种道路信号控制方法以及装置

技术领域

本申请涉及交通工程领域，特别是涉及一种道路信号控制方法以及装置。

背景技术

随着我国城镇化和汽车普及进程的加快，各种规模城市的交通拥堵现象不断加剧，由此产生的各种环境污染以及交通事故不仅严重影响人们的生活质量，也严重影响人们的社会经济活动。

当前的配时方案都是着眼于设定一个固定的指标，以此来达到全局最优的目的，但是在现实生活中，全局最优往往会有很大的弊端。例如：在现实的路口相交的道路往往会有不同的道路等级，以牺牲某个相交道路等级得到的全局最优往往会在后续导致更严重的结果。因此，当前现有的配时方案在实际生活中可行性不大。

发明内容

本申请实施例提供了一种道路信号控制方法以及装置，以至少解决上述技术问题。

本申请一方面提供一种道路信号控制方法，所述方法包括：

确定交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据，其中，所述交通路网至少包括第一路口、与所述第一路口相邻的至少一个第二路口以及所述第一路口和第二路口的相交道路；

设定所述第一路口的相位阶段相序不变，针对所述相交道路，在所述第一路口处于开放时间以及所述第二路口处于非开放时间的情况下，获取所述第二路口在所述相交道路上的路口状态数据；

在所述路口状态数据不满足预设通行要求的情况下，基于所获取的路口状态数据，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，以使所述路口状态数据满足所述预设通行要求；

设定调整后的第二路口的相位相序不变，按照上述步骤，对与所述第二路口相邻的路口进行相位阶段调整，直至调整完毕所述交通路网中的所有路口。

在一可实施方式中，所述路口状态数据包括道路排队长度；

相应的，所述基于所获取的路口状态数据，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，包括：

基于所述道路排队长度，确定表征所述相交道路长度累积的第一数据，其中，所述第一数据越大表征所述道路排队长度越大；

获取所述第一路口在所述第一数据最大时的相位阶段；

基于所获取的相位阶段的开放时间，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段。

在一可实施方式中，所述基于所述道路排队长度，确定表征所述相交道路长度累积的第一数据，其计算公式如下：

其中，U表征所述第一数据，t为该相位阶段在非开放时间内的数据采样次数，Δx为每次数据采样后所述道路排队长度的增量，b为相位阶段非开放时间内所有的单次采样次数。

在一可实施方式中，所述调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，包括：

获取针对所述第二路口所预置的多个相序调整策略；

以减少所述道路排队长度为目标，从多个所述相序调整策略中选定最佳策略；

基于所述最佳策略，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段。

在一可实施方式中，所述调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，包括：

在存在多个所述第二路口的情况下，优先选定多个所述相交道路中最高道路等级的相交道路；

基于所选定的相交道路，确定优先调整的特定第二路口，调整所述特定第二路口的相位阶段。

在一可实施方式中，所述调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，包括：

确定所述相交道路的道路长度；

在所述道路长度小于预设阈值的情况下，基于所述第一路口的相位阶段的相位开启时间和所述第二路口的预测相位开启时间，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段；

在所述道路长度大于预设阈值的情况下，基于所述第一路口的相位阶段的相位结束时间和第二路口的预测相位开启时间，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段。

在一可实施方式中，所述路口状态数据还包括路口流量和路口饱和度；

相应的，在设定调整后的第二路口的相位相序不变之前，所述方法还包括：

在确定所述第二路口中特定相位阶段的路口流量低于第一饱和阈值的情况下，基于所述路口流量，调节所述第二路口的相位周期时长，具体公式如下：

其中，CL为第二路口的相位周期时长，x为车道流量，LCL为第一预设周期值，s1为第一流量阈值，SCL1为第二预设周期值，s2为第二流量阈值，SCL2为第三预设周期值，s3为第三流量阈值，LCL<SCL1<SCL2；

在确定所述第二路口中特定相位阶段的路口流量达到第一饱和阈值的情况下，基于所述路口饱和度，调节所述第二路口的相位周期时长，具体公式如下：

其中，CL1为所述第二路口的相位周期时长，k1＝(XCL-SCL2)/(d4-d3)，b1＝(d4*SCL2-d3*XCL)/(d4-d3)，k2＝(HCL-XCL)/(d5-d4)，b2＝(d5*XCL-d4*HCL)/(d5-d4)，DS为饱和度，d3为第一饱和阈值，d4为第二饱和阈值，d5为第三饱和阈值，XCL为第四预设周期值，HCL为第五预设周期值，且SCL2<XCL<HCL。

在一可实施方式中，在设定调整后的第二路口的相位相序不变之前，所述方法还包括：

对所述第二路口进行绿信比优化，具体公式如下：

其中，Sn表示为第二路口在第n个相位阶段的状态值，n1为该相位阶段开放时间内的数据采样次数总和，a为相位阶段开放时间内所有单次采样次数，v为实时的速度数据，t为采样时长，n2为该相位阶段在非开放时间内的数据采样次数，Δx为每次排队长度的增量，b为相位阶段非开放时间内所有的单次采样次数；

当所述第二路口在第n个相位阶段的状态值连续多次高于零时，则减少所述第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T1；

当所述第二路口在第n个相位阶段的状态值低于零时，则增加所述第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T2。

在一可实施方式中，在调整完毕所述交通路网中的所有路口之后，所述方法还包括：

记录各个路口经调整后的相位相序；

实时更新所述交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据；

基于所更新的路口状态数据，动态调整各个路口的相位相序。

本申请另一方面提供一种道路信号控制装置，所述装置包括：

数据采集模块，用于确定交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据，其中，所述交通路网至少包括第一路口、与所述第一路口相邻的至少一个第二路口以及所述第一路口和第二路口的相交道路；

数据获取模块，用于设定所述第一路口的相位阶段相序不变，针对所述相交道路，在所述第一路口处于开放时间以及所述第二路口处于非开放时间的情况下，获取所述第二路口在所述相交道路上的路口状态数据；

相序调整模块，用于在所述路口状态数据不满足预设通行要求的情况下，基于所获取的路口状态数据，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，以使所述路口状态数据满足所述预设通行要求；

递归调整模块，用于设定调整后的第二路口的相位相序不变，按照上述步骤，对与所述第二路口相邻的路口进行相位阶段调整，直至调整完毕所述交通路网中的所有路口。

相比于相关技术，本申请实施例通过将交通路网中的一个路口为基准路口，向其周围局部路口进行配置优化，并以周围路口为基准路口递归式地优化整个交通路网的路口，此种配时方法可实时基于道路状况进行调整，比较灵活并且可使得路口通行效率得到提升。

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是根据本申请实施例的一种道路信号控制方法的实现流程示意图；

图2是根据本申请实施例的一种道路信号控制方法中交通路网示意图；

图3是根据本申请实施例的一种道路信号控制方法中各个路口相序前后变换示意图；

图4是根据本申请实施例的一种道路信号控制方法中整体相序优化流程图；

图5是根据本申请实施例的一种道路信号控制装置的结构组成示意图；

图6是根据本申请实施例的电子设备的内部结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

结合图1至图3所示，本申请一方面提供的一种道路信号控制方法，方法包括：

步骤101，确定交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据，其中，交通路网至少包括第一路口、与第一路口相邻的至少一个第二路口以及第一路口和第二路口的相交道路；

步骤102，设定第一路口的相位阶段相序不变，针对相交道路，在第一路口处于开放时间以及第二路口处于非开放时间的情况下，获取第二路口在相交道路上的路口状态数据；

步骤103，在路口状态数据不满足预设通行要求的情况下，基于所获取的路口状态数据，调整第二路口在相交道路的相位阶段，以使路口状态数据满足预设通行要求；

步骤104，设定调整后的第二路口的相位阶段相序不变，按照上述步骤，对与第二路口相邻的路口进行相位阶段调整，直至调整完毕交通路网中的所有路口。

本实施例中，交通路网中一般包含多个路口，如图2中所示的路口A～路口F，本实施例为了方便理解，均以假定路口A为第一路口为例，第二路口与第一路口为相邻路口，参考图2，第二路口则是路口B、路口C、路口D以及路口E。相交道路则是第一路口和第二路口之间的共有道路，以第二路口为路口E为例，相交道路为路口A和路口E之间的道路。每个路口均各自分别包含多个周期性的相位阶段，多个相位阶段具体可通过该路口周期性的控制信号划分得到。

在步骤101中，首先确定交通路网中每一个路口在各自相位阶段的路口状态数据，具体的，路口状态数据可以包括路口在开放时间段数据和非开放时间段数据，其中，开放时间段数据包括路口id、路段id、车道id、车道平均速度、车道所对应的相位阶段、车道饱和度、车道流量以及车道绿灯利用率，非开放时间段数据包括路口id、路段id、车道id、车道排队长度、车道延误时长。路口状态数据的获取方式可以是路边摄像头拍摄计算得到，也可以是通过道路车辆的实时GPS数据分析得到。

在步骤102中，在获取到每个路口的道路状态数据之后，设定第一路口的相位阶段时序不变，即以第一路口为基准道路，对相邻的第二路口进行数据处理。针对第一路口和第二路口之间的相交道路，当第一路口处于开放时间以及第二路口处于非开放时间时，获取第二路口在相交道路上的路口状态数据，其中，开放时间指的是车辆可通过路口，非开放时间指的是车辆不可通过路口。

在步骤103中，判断道路状态数据是否满足预设通行要求，其中，预设通行要求可基于实际道路情况设定，例如可判断相交车道上第二路口的排队长度是否超过预设长度阈值、判断车道流量是否超过预设流量阈值、判断车道饱和度是否超过预设饱和度阈值等等。若判定相交车道上第二路口的排队长度超过预设长度阈值、车道流量超过预设流量阈值、车道饱和度超过预设饱和度阈值等不利于道路通行时，则可确定第二路口的路口状态数据不满足预设通行要求，基于此，调整第二路口在相交道路的相位阶段，其中，第二路口的相位阶段的调整方式可以是将第二路口的原先相位阶段的相序重组，即将该路口其他的相位阶段替换当前相位阶段，令第一路口和第二路口在相交道路的相位阶段相协调，使得第二路口在此时间段内的道路状态数据满足预设通行要求。

在步骤104中，设定经调整后的第二路口的相位阶段相序不变，按照上述同样方法对第二路口的相邻路口的相位阶段进行调整。结合图2，若以路口A作为第一路口，以路口A为基准路口，可对路口B、路口C、路口D以及路口E进行相位阶段调整，当路口B、路口C、路口D以及路口E调整结束之后，将路口B、路口C、路口D以及路口E各自作为基准路口，对其相邻路口继续调整，直到整个交通路网的路口均调整完毕，调整后交通路网的各个路口的相位阶段可参考图3所示，其中，图3所示的相位阶段调整只是众多调整结果的其中一种。

由此，通过将交通路网中的一个路口为基准路口，向其周围局部路口进行配置优化，并以周围路口为基准路口递归式地优化整个交通路网的路口，此种配时方法可实时基于道路状况进行调整，比较灵活并且可使得路口通行效率得到提升。

在一可实施方式中，路口状态数据包括道路排队长度；

相应的，基于所获取的路口状态数据，调整第二路口在相交道路的相位阶段，包括：

基于道路排队长度，确定表征相交道路长度累积的第一数据，其中，第一数据越大表征道路排队长度越大；

获取第一路口在第一数据最大时的相位阶段；

基于所获取的相位阶段的开放时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段。

本实施例中，步骤102中第二路口的相位阶段调整具体以路口状态数据中的道路排队长度为判断基准。

步骤102的具体过程为：

在第一路口处于开放时间以及第二路口处于非开放时间的情况下，获取第二路口在相交道路上的道路排队长度，该道路排队长度为针对相交道路多次采集到的数据，并基于该道路排队长度，计算得到表示相交车道在相应采样时间内的排队长度累积的第一数据，该值越大说明车道排队长度越长，越不利于交通通行，因此，第一数据可称为“负向激励”。

分别计算并比较第一路口在多个相位阶段时的第一数据，从中选定第一数据最大所对应的相位阶段，进而获取该相位阶段所对应的相位开放时间，基于该相位开放时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段，以使得第二路口的相位开放时间与第二路口对应的相位开放时间相协调。

在一可实施方式中，基于道路排队长度，确定表征相交道路长度累积的第一数据，其计算公式如下：

其中，U表征第一数据，t为该相位阶段在非开放时间内的数据采样次数，Δx为每次数据采样后道路排队长度的增量，b为相位阶段非开放时间内所有的单次采样次数。

本实施例中，从公式可知，若道路排队长度逐渐增长，则每次数据采样后道路排队长度的增量Δx越大，最终第一数据的负值越大。

在一可实施方式中，调整第二路口在相交道路的相位阶段，包括：

获取针对第二路口所预置的多个相序调整策略；

以减少道路排队长度为目标，从多个相序调整策略中选定最佳策略；

基于最佳策略，调整第二路口在相交道路的相位阶段。

本实施例中，每个路口均预设有用于调整多个相位阶段的相序调整策略，当第二路口需要调整时，将获取该路口的所有相序调整策略。遍历所有的相序调整策略，并从中选定用于最大程度减少道路排队长度的最佳策略，将所选定的最佳策略调整第二路口在相交道路的相位阶段。

在一可实施方式中，调整第二路口在相交道路的相位阶段，包括：

在存在多个第二路口的情况下，优先选定多个相交道路中最高道路等级的相交道路；

基于所选定的相交道路，确定优先调整的特定第二路口，调整特定第二路口的相位阶段。

本实施例中，在调整第二路口在相交道路的相位阶段时，若第一路口对应着多个第二路口时，在此情况下，需从多个第二路口中选定优先调整的特定第二路口。选定方式为基于道路等级来确定，从中选取最高道路等级的相交道路，并以该最高道路等级的相交道路的道路长度，调整第二路口在相交道路的相位阶段。其中，道路等级可基于车道数量、车道流量进行确定，一般的，车道数量或者车道流量越大的相交道路的等级越高。结合图2所示，若路口A为第一路口，此时第二路口包括路口B、路口C、路口D以及路口E，若经判定路口A与路口E之间的相交道路的车道数量最多或者车道流量最大，则将该相交道路设为最高等级道路，并且将该最高等级道路所对应的路口E设为表征最先调整的特定第二路口。

优先调整特定第二路口的相位阶段，当特定第二路口的相位阶段调整完毕之后，再从其他第二路口按照道路等级排序选取优先调整的特定第二路口并调整，直至所有第二路口均调整完毕。

进一步的，若在调整特定第二路口的过程中出现第一路口正在与其他第二路口进行相位协调，则暂停特定第二路口与第一路口的协调，等待第一路口与其他第二路口协调完毕之后，特定第二路口再与第一路口进行相位协调。

在一可实施方式中，调整第二路口在相交道路的相位阶段，包括：

确定相交道路的道路长度；

在道路长度小于预设阈值的情况下，基于第一路口的相位阶段的相位开启时间和第二路口的预测相位开启时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段；

在道路长度大于预设阈值的情况下，基于第一路口的相位阶段的相位开启结束和第二路口的预测相位开启时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段。

本实施例中，调整第二路口在相交道路的相位阶段的具体过程为：

首先可从路口状态数据中获取该相交道路的道路长度，判断该道路长度与预设阈值之间的大小，其中，预设阈值可基于各路口的相位周期、车速、车流情况进行设定。

当相交道路的道路长度小于预设阈值时，说明相交道路的长度较短，将采取“头部协调”的调整方式，即将第二路口的相位开启时间设置比第一路口的相位开启时间晚一定时间，使得车流可以连续通过第一路口和第二路口，以此，调整时，将基于第一路口的相位阶段的相位开启时间，结合道路长度以及车流平均速度等数据，计算车流到达第二路口的预测相位开启时间，根据预测相位开启时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段，以使调整后的相位阶段的相位开启时间与预测相位开启时间相接近。

反之，当相交道路的道路长度大于预设阈值时，说明相交道路的长度较长，使得车流无法在较短时间内通过第一路口和第二路口，由此将采取“尾部协调”的调整方式，即将基于第一路口的相位阶段的相位结束时间，结合道路长度以及车流平均速度等数据，计算车流到达第二路口的预测相位开启时间，根据预测相位开启时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段，以使调整后的相位阶段的相位结束时间与预测相位结束时间相接近，使得车流可以连续通过第一路口和第二路口。

综上所述，相序优化的整体方案如下，可参考图4所示：

首先将交通路网中各个路口的相交道路进行道路等级划分并排序，等级划分标准可以是基于道路长度、车道数量或者车流量等等。将交通路网中的其中一个路口作为基准路口，将其他路口作为调节路口，其中，按照道路等级排序，优先对最高道路等级的调节路口进行相位调整。

将基准路口和调节路口均按照各自的信号控制规律，划分各自的相位阶段，其中，基准路口的相位阶段在划分后固定不变。

在相邻调节路口并未调整完成之前，选取与基准路口相邻的调节路口开始进行优化，计算基准路口与相邻调节路口的最大“负向激励”。

根据最大“负向激励”，得到基准路口所对应的相位阶段，并根据基准路口的相位阶段，调整调节路口的相位阶段，使得调节路口的相序与基准路口的相序在相交道路上相协调。

在调整调节路口的过程中，判断调节路口和基准路口是否存在相位协调冲突，即判断基准路口是否正在与其他调节路口进行相位协调，若存在冲突，则在基准路口与其他调节路口相位协调结束之后，调节路口再与基准路口进行相位调整，在该调节路口调整完毕之后，由其他的调节路口按照道路等级排序与基准路口进行调整。

基于相交道路的道路长度不同，相位的协调方式也不同，当道路长度小于预设阈值的情况下，采用“头部协调”的调整方式；当道路长度大于预设阈值的情况下，采用“尾部协调”的调整方式，以此完成对相邻调节道路的相位相序调整。

在相邻调节路口调整完成之后，以调整后的调节路口为基准路口，重复上述步骤，对路网中若干个路口进行局部最优迭代，直至整个路网的路口均完成优化。

在一可实施方式中，路口状态数据还包括路口流量和路口饱和度；

相应的，在设定调整后的第二路口的相位相序不变之前，方法还包括：

在确定第二路口中特定相位阶段的路口流量低于第一饱和阈值的情况下，基于路口流量，调节第二路口的相位周期时长，具体公式如下：

其中，CL为第二路口的相位周期时长，x为车道流量，LCL为第一预设周期值，s1为第一流量阈值，SCL1为第二预设周期值，s2为第二流量阈值，SCL2为第三预设周期值，s3为第三流量阈值，LCL<SCL1<SCL2；

在确定第二路口中特定相位阶段的路口流量达到第一饱和阈值的情况下，基于路口饱和度，调节第二路口的相位周期时长，具体公式如下：

其中CL1为第二路口的相位周期时长，k1＝(XCL-SCL2)/(d4-d3)，b1＝(d4*SCL2-d3*XCL)/(d4-d3)，k2＝(HCL-XCL)/(d5-d4)，b2＝(d5*XCL-d4*HCL)/(d5-d4)，DS为饱和度，d3为第一饱和阈值，d4为第二饱和阈值，d5为第三饱和阈值，XCL为第四预设周期值，HCL为第五预设周期值，且SCL2<XCL<HCL。

本实施例中，在上述将第二路口的相位阶段的相序调整完成之后，可使相交道路上的排队长度得到及时的放空，进一步地，还将对第二路口总的相位周期时长进行优化。

首先针对第二路口预设多个相位周期时长，具体为第一预设周期值LCL、第二预设周期值SCL1、第三预设周期值SCL2、第四预设周期值XCL以及第五预设周期值HCL。

接着从第二路口中的多个相位阶段中选取其中一个特定相位阶段，并以该特定相位阶段的路口流量作为调节第二路口的相位周期时长的基础。

在第二路口的路口流量未达到第一饱和阈值的情况下，第二路口的相位周期时长由路口流量决定，具体为：

当特定相位阶段的路口流量x低于第一流量阈值s1时，设定第二路口的相位周期时长为第一预设周期值LCL。

当特定相位阶段的路口流量x高于第一流量阈值s1且低于第二流量阈值s2时，设定第二路口的相位周期时长为第二预设周期值SCL1。

当特定相位阶段的路口流量x高于第二流量阈值s2且低于第三流量阈值s3时，设定第二路口的相位周期时长为第三预设周期值SCL2。

在确定第二路口中特定相位阶段的路口流量达到第一饱和阈值的情况下，第二路口的相位周期时长由路口饱和度决定，具体为：

当路口饱和度高于第一饱和阈值d3且低于第二饱和阈值d4时，基于第三预设周期值SCL2与第四预设周期值XCL的差值进行一次函数的变换求得第二路口的相位周期时长。

当路口饱和度高于第二饱和阈值d4且低于第三饱和阈值d5时，基于第四预设周期值XCL与第五预设周期值HCL的差值进行一次函数的变换求得第二路口的相位周期时长。

当路口饱和度高于第三饱和阈值d5时，保持最大的第五预设周期值HCL不变。

在一可实施方式中，在设定调整后的第二路口的相位相序不变之前，方法还包括：

对第二路口进行绿信比优化，具体公式如下：

其中，Sn表示为第二路口在第n个相位阶段的状态值，n1为该相位阶段开放时间内的数据采样次数总和，a为相位阶段开放时间内所有单次采样次数，v为实时的速度数据，t为采样时长，n2为该相位阶段在非开放时间内的数据采样次数，Δx为每次排队长度的增量，b为相位阶段非开放时间内所有的单次采样次数；

表征该相位阶段在开放时间段内通过相位对应的车道的流量总和，可称为“正向激励”，

表征该相位阶段在非开放时间段内累积的道路排队长度，可称为“负向激励”。

当第二路口在第n个相位阶段的状态值连续多次高于零时，则减少第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T1；

当第二路口在第n个相位阶段的状态值低于零时，则增加第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T2。

本实施例中，状态值Sn具体表征每个相位阶段的状态是由该相位阶段流出的流量产生的“正向激励”以及该相位阶段对应车道累积的排队长度所产生的“负向激励”共同作用的结果。

计算第二路口每个相位阶段时的状态值，当存在某个相位阶段的状态值Sn高于零时，表示在当前路口的绿信比数值下，能够将累积的排队长度车辆在相位开放时间内完全放空。但若同一相位阶段的状态值连续若干次高于零，则在原有的相位周期时长的基础上减少一定的绿灯时长T1，结合上述所得到的第二路口的相位周期时长CL1，使得第二路口总的相位周期时长CL2＝CL1-T1。

当所述第二路口在第n个相位阶段的状态值低于零时，则适当增加第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T2，结合上述所得到的第二路口的相位周期时长CL1，使得第二路口总的相位周期时长CL2＝CL1+T2。

在一可实施方式中，在调整完毕交通路网中的所有路口之后，方法还包括：

记录各个路口经调整后的相位相序；

实时更新所述交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据；

基于所更新的路口状态数据，动态调整各个路口的相位相序。

本实施例中，在调整完毕交通路网中的所有路口之后，还对经调整后的各个路口的相位相序进行记录并作为执行方案保存。

在后续实时数据采集过程中，每当一个或者多个路口的路口状态信息发生改变，则可基于更新的路口状态数据，对多个路口的相序进行实时更新，以减少实时计算带来的效率低下的问题。

如图5所示，本申请另一方面提供的一种道路信号控制装置，装置包括：

数据采集模块201，用于确定交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据，其中，交通路网至少包括第一路口、与第一路口相邻的至少一个第二路口以及第一路口和第二路口的相交道路；

数据获取模块202，用于设定第一路口的相位阶段相序不变，针对相交道路，在第一路口处于开放时间以及第二路口处于非开放时间的情况下，获取第二路口在相交道路上的路口状态数据；

相序调整模块203，用于在路口状态数据不满足预设通行要求的情况下，基于所获取的路口状态数据，调整第二路口在相交道路的相位阶段，以使路口状态数据满足预设通行要求。

递归调整模块204，用于设定调整后的第二路口的相位阶段相序不变，按照上述步骤，对与第二路口相邻的路口进行相位阶段调整。

本实施例中，交通路网中一般包含多个路口，如图2中所示的路口A～路口F，本实施例为了方便理解，均以假定路口A为第一路口为例，第二路口与第一路口为相邻路口，参考图2，第二路口可以是路口B、路口C、路口D以及路口E，本实施例只以路口E为第二路口进行说明。相交道路则是第一路口和第二路口之间的共有道路。每个路口均各自分别包含多个周期性的相位阶段，多个相位阶段具体可通过该路口周期性的控制信号划分得到。

在数据采集模块201中，首先确定交通路网中每一个路口在各自相位阶段的路口状态数据，具体的，路口状态数据可以包括路口在开放时间段数据和非开放时间段数据，其中，开放时间段数据包括路口id、路段id、车道id、车道平均速度、车道所对应的相位阶段、车道饱和度、车道流量以及车道绿灯利用率，非开放时间段数据包括路口id、路段id、车道id、车道排队长度、车道延误时长。路口状态数据的获取方式可以是路边摄像头拍摄计算得到，也可以是通过道路车辆的实时GPS数据分析得到。

在数据获取模块202中，在获取到每个路口的道路状态数据之后，设定第一路口的相位阶段时序不变，即以第一路口为基准道路，对相邻的第二路口进行数据处理。针对第一路口和第二路口之间的相交道路，当第一路口处于开放时间以及第二路口处于非开放时间时，获取第二路口在相交道路上的路口状态数据，其中，开放时间指的是车辆可通过路口，非开放时间指的是车辆不可通过路口。

在相序调整模块203中，判断道路状态数据是否满足预设通行要求，其中，预设通行要求可基于实际道路情况设定，例如可判断相交车道上第二路口的排队长度是否超过预设长度阈值、判断车道流量是否超过预设流量阈值、判断车道饱和度是否超过预设饱和度阈值等等。若判定相交车道上第二路口的排队长度超过预设长度阈值、车道流量超过预设流量阈值、车道饱和度超过预设饱和度阈值等不利于道路通行时，则可确定第二路口的路口状态数据不满足预设通行要求，基于此，调整第二路口在相交道路的相位阶段，其中，第二路口的相位阶段的调整方式可以是将第二路口的原先相位阶段的相序重组，即将该路口其他的相位阶段替换当前相位阶段，令第一路口和第二路口在相交道路的相位阶段相协调，使得第二路口在此时间段内的道路状态数据满足预设通行要求。

在递归调整模块204中，设定经调整后的第二路口的相位阶段相序不变，按照上述同样方法对第二路口的相邻路口的相位阶段进行调整。结合图2，若以路口A作为第一路口，以路口A为基准路口，可对路口B、路口C、路口D以及路口E进行相位阶段调整，当路口B、路口C、路口D以及路口E调整结束之后，将路口B、路口C、路口D以及路口E各自作为基准路口，对其相邻路口继续调整，直到整个交通路网的路口均调整完毕，调整后交通路网的各个路口的相位阶段可参考图3所示，其中，图3所示的相位阶段调整只是众多调整结果的其中一种。

由此，通过将交通路网中的一个路口为基准路口，向其周围局部路口进行配置优化，并以周围路口为基准路口递归式地优化整个交通路网的路口，此种配时方法可实时基于道路状况进行调整，比较灵活并且可使得路口通行效率得到提升。

在一可实施方式中，路口状态数据包括道路排队长度；

相应的，相序调整模块203在执行基于所获取的路口状态数据，调整第二路口在相交道路的相位阶段时，具体用于：

基于道路排队长度，确定表征相交道路长度累积的第一数据，其中，第一数据越大表征道路排队长度越大；

获取第一路口在第一数据最大时的相位阶段；

基于所获取的相位阶段的开放时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段。

在一可实施方式中，相序调整模块203在执行基于道路排队长度，确定表征相交道路长度累积的第一数据时，其所应用到的计算公式如下：

其中，U表征第一数据，t为该相位阶段在非开放时间内的数据采样次数，Δx为每次数据采样后道路排队长度的增量，b为相位阶段非开放时间内所有的单次采样次数。

在一可实施方式中，相序调整模块203在执行调整第二路口在相交道路的相位阶段时，还具体用于：

获取针对第二路口所预置的多个相序调整策略；

以减少道路排队长度为目标，从多个相序调整策略中选定最佳策略；

基于最佳策略，调整第二路口在相交道路的相位阶段。

在一可实施方式中，相序调整模块203在执行调整第二路口在相交道路的相位阶段时，还具体用于：

在存在多个第二路口的情况下，优先选定多个相交道路中最高道路等级的相交道路；

基于所选定的相交道路，确定优先调整的特定第二路口，调整特定第二路口的相位阶段。

在一可实施方式中，相序调整模块203在调整所述第二路口在相交道路的相位阶段，还具体用于：

确定所述相交道路的道路长度；

在道路长度小于预设阈值的情况下，基于第一路口的相位阶段的相位开启时间和第二路口的预测相位开启时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段；

在道路长度大于预设阈值的情况下，基于第一路口的相位阶段的相位结束时间和第二路口的预测相位开启时间，调整第二路口在相交道路的相位阶段。

在一可实施方式中，路口状态数据还包括路口流量和路口饱和度；

相应的，递归调整模块204在设定调整后的第二路口的相位相序不变之前，还具体用于：

在确定第二路口中特定相位阶段的路口流量低于第一饱和阈值的情况下，基于路口流量，调节第二路口的相位周期时长，具体公式如下：

其中，CL为第二路口的相位周期时长，x为车道流量，LCL为第一预设周期值，s1为第一流量阈值，SCL1为第二预设周期值，s2为第二流量阈值，SCL2为第三预设周期值，s3为第三流量阈值，LCL<SCL1<SCL2；

在确定第二路口中特定相位阶段的路口流量达到第一饱和阈值的情况下，基于路口饱和度，调节第二路口的相位周期时长，具体公式如下：

其中，CL1为第二路口的相位周期时长，k1＝(XCL-SCL2)/(d4-d3)，b1＝(d4*SCL2-d3*XCL)/(d4-d3)，k2＝(HCL-XCL)/(d5-d4)，b2＝(d5*XCL-d4*HCL)/(d5-d4)，DS为饱和度，d3为第一饱和阈值，d4为第二饱和阈值，d5为第三饱和阈值，XCL为第四预设周期值，HCL为第五预设周期值，且SCL2<XCL<HCL。

在一可实施方式中，递归调整模块204在设定调整后的第二路口的相位相序不变之前，还具体用于：

对第二路口进行绿信比优化，具体公式如下：

其中，Sn表示为第二路口在第n个相位阶段的状态值，n1为该相位阶段开放时间内的数据采样次数总和，a为相位阶段开放时间内所有单次采样次数，v为实时的速度数据，t为采样时长，n2为该相位阶段在非开放时间内的数据采样次数，Δx为每次排队长度的增量，b为相位阶段非开放时间内所有的单次采样次数；

当第二路口在第n个相位阶段的状态值连续多次高于零时，则减少第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T1；

当第二路口在第n个相位阶段的状态值低于零时，则增加第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T2。

在一可实施方式中，递归调整模块204在调整完毕交通路网中的所有路口之后，还具体用于：

记录各个路口经调整后的相位相序；

实时更新交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据；

基于所更新的路口状态数据，动态调整各个路口的相位相序。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

另外，结合上述实施例中的一种道路信号控制方法，本申请实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种道路信号控制方法。

本申请的一个实施例中还提供了一种电子设备，该电子设备可以是终端。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种道路信号控制方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

在一个实施例中，图6是根据本申请实施例的电子设备的内部结构示意图，如图6所示，提供了一种电子设备，该电子设备可以是服务器，其内部结构图可以如图6所示。该电子设备包括通过内部总线连接的处理器、网络接口、内存储器和非易失性存储器，其中，该非易失性存储器存储有操作系统、计算机程序和数据库。处理器用于提供计算和控制能力，网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信，内存储器用于为操作系统和计算机程序的运行提供环境，计算机程序被处理器执行时以实现一种道路信号控制方法，数据库用于存储数据。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种道路信号控制方法，其特征在于，所述方法包括：

确定交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据，其中，所述交通路网至少包括第一路口、与所述第一路口相邻的至少一个第二路口以及所述第一路口和第二路口的相交道路；

设定所述第一路口的相位阶段相序不变，针对所述相交道路，在所述第一路口处于开放时间以及所述第二路口处于非开放时间的情况下，获取所述第二路口在所述相交道路上的路口状态数据；

在所述路口状态数据不满足预设通行要求的情况下，基于所获取的路口状态数据，确定所述相交道路的道路长度，在所述道路长度小于预设阈值的情况下，基于所述第一路口的相位阶段的相位开启时间和所述第二路口的预测相位开启时间，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，在所述道路长度大于预设阈值的情况下，基于所述第一路口的相位阶段的相位结束时间和第二路口的预测相位开启时间，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，以使所述路口状态数据满足所述预设通行要求；

设定调整后的第二路口的相位相序不变，按照所述第二路口的相位阶段的调整方式，对与所述第二路口相邻的路口进行相位阶段调整，直至调整完毕所述交通路网中的所有路口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路口状态数据包括道路排队长度；

相应的，所述基于所获取的路口状态数据，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，包括：

基于所述道路排队长度，确定表征所述相交道路长度累积的第一数据，其中，所述第一数据越大表征所述道路排队长度越大；

获取所述第一路口在所述第一数据最大时的相位阶段；

基于所获取的相位阶段的开放时间，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述道路排队长度，确定表征所述相交道路长度累积的第一数据，其计算公式如下：

其中，U表征所述第一数据，t为该相位阶段在非开放时间内的数据采样次数，Δx为每次数据采样后所述道路排队长度的增量，b为相位阶段非开放时间内所有的单次采样次数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，包括：

获取针对所述第二路口所预置的多个相序调整策略；

以减少所述道路排队长度为目标，从多个所述相序调整策略中选定最佳策略；

基于所述最佳策略，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，包括：

在存在多个所述第二路口的情况下，优先选定多个所述相交道路中最高道路等级的相交道路；

基于所选定的相交道路，确定优先调整的特定第二路口，调整所述特定第二路口的相位阶段。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路口状态数据还包括路口流量和路口饱和度；

相应的，在设定调整后的第二路口的相位相序不变之前，所述方法还包括：

在确定所述第二路口中特定相位阶段的路口流量低于第一饱和阈值的情况下，基于所述路口流量，调节所述第二路口的相位周期时长，具体公式如下：

其中，CL为第二路口的相位周期时长，x为车道流量，LCL为第一预设周期值，s1为第一流量阈值，SCL1为第二预设周期值，s2为第二流量阈值，SCL2为第三预设周期值，s3为第三流量阈值，LCL<SCL1<SCL2；

在确定所述第二路口中特定相位阶段的路口流量达到第一饱和阈值的情况下，基于所述路口饱和度，调节所述第二路口的相位周期时长，具体公式如下：

其中，CL1为所述第二路口的相位周期时长，k1＝(XCL-SCL2/d4-d3，b1＝(d4*SCL2-d3*XCL)/(d4-d3)，k2＝(HCL-XCL/d5-d4，b2＝-d5*XCL-d4*HCL)/d5-d4)，DS为饱和度，d3为第一饱和阈值，d4为第二饱和阈值，d5为第三饱和阈值，XCL为第四预设周期值，HCL为第五预设周期值，且SCL2<XCL<HCL。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在设定调整后的第二路口的相位相序不变之前，所述方法还包括：

对所述第二路口进行绿信比优化，具体公式如下：

其中，Sn表示为第二路口在第n个相位阶段的状态值，n1为该相位阶段开放时间内的数据采样次数总和，a为相位阶段开放时间内所有单次采样次数，v为实时的速度数据，t为采样时长，n2为该相位阶段在非开放时间内的数据采样次数，Δx为每次排队长度的增量，b为相位阶段非开放时间内所有的单次采样次数；

当所述第二路口在第n个相位阶段的状态值连续多次高于零时，则减少所述第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T1；

当所述第二路口在第n个相位阶段的状态值低于零时，则增加所述第二路口在第n个相位阶段时的绿灯时长T2。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在调整完毕所述交通路网中的所有路口之后，所述方法还包括：

记录各个路口经调整后的相位相序；

实时更新所述交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据；

基于所更新的路口状态数据，动态调整各个路口的相位相序。

9.一种道路信号控制装置，其特征在于，所述装置包括：

数据采集模块，用于确定交通路网中多个路口在各自相位阶段的路口状态数据，其中，所述交通路网至少包括第一路口、与所述第一路口相邻的至少一个第二路口以及所述第一路口和第二路口的相交道路；

数据获取模块，用于设定所述第一路口的相位阶段相序不变，针对所述相交道路，在所述第一路口处于开放时间以及所述第二路口处于非开放时间的情况下，获取所述第二路口在所述相交道路上的路口状态数据；

相序调整模块，用于在所述路口状态数据不满足预设通行要求的情况下，基于所获取的路口状态数据，确定所述相交道路的道路长度，在所述道路长度小于预设阈值的情况下，基于所述第一路口的相位阶段的相位开启时间和所述第二路口的预测相位开启时间，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，在所述道路长度大于预设阈值的情况下，基于所述第一路口的相位阶段的相位结束时间和第二路口的预测相位开启时间，调整所述第二路口在所述相交道路的相位阶段，以使所述路口状态数据满足所述预设通行要求；

递归调整模块，用于设定调整后的第二路口的相位相序不变，按照所述第二路口的相位阶段的调整方式，对与所述第二路口相邻的路口进行相位阶段调整，直至调整完毕所述交通路网中的所有路口。

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