CN114999187B - 一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法，一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法，检测匝道口的上游车容量与下游剩余车容量，获得匝道可放行的车辆数，然后根据匝道可放行的车辆数与匝道内车辆排队数来调节下一周期内信号灯的绿信比。本发明是根据主路的下游容量和上游需求来进行感应反馈的匝道信号控制方法，通过实时检测的数据来调节匝道的车流，因此能够响应交通流的随机变化；还考虑了匝道本身的车流信息，通过牺牲主路少量的顺畅度的方式来缓解匝道的拥堵；此外，对主路、匝道上的事故也有比较灵敏的反应。

Description

一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法
技术领域
本发明涉及交通信号控制技术领域，具体涉及一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法。
背景技术
匝道分为入口型匝道与出口型匝道两种，不同类型的匝道进行组合还能组成不同的构型，常分为入口-入口型、入口-出口型、出口- 入型及出口-出口型等。其中，入口型匝道较之出口型匝道更容易发生拥堵。
车辆从入口型匝道驶入主线分为两步：首先车辆从匝道进入加速车道，然后从加速车道汇入主线。入口型匝道的控制策略一般分为三种：第一类为主路优先，即匝道车辆自发寻找间隙插入主路；第二类为主路车辆与匝道一车一交替的驶入；第三类为信号控制匝道驶入。
目前，我国的城市快速路入口匝道普遍采用第一类控制策略，优点是无需增加投资，缺点是流量较大时容易堵塞，且易导致交通事故。在一些特别拥堵的匝道入口，第二类策略采用较多，但对驾驶员的素质要求高。对于第三类控制策略，需要额外的投资，其优点在于能有效预防交通堵塞，但在主路交通量不大的情况下效果不明显，反而会增加匝道驶入车辆的延误时间。
发明内容
为了提高匝道处的汇车效率，发明提供了一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法，检测匝道口的上游车容量与下游剩余车容量，获得匝道可放行的车辆数，然后根据匝道可放行的车辆数与匝道内车辆排队数来调节下一周期内信号灯的绿信比。
优选的，步骤如下：
步骤1.检测T(k-1)至T(k)时间段内匝道口的上游车容量u；
步骤2.检测T(k)时刻匝道口的下游剩余车容量d；
步骤3.检测T(k)时刻匝道口的匝道车辆排队数m；
步骤4.计算得容量差额r＝d-u，即T(k)至T(k+1)时间段内匝道可放行的车辆数，若r≥rmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，若r≤rmin，则匝道口信号灯下一周期内保持长红，rmax、rmin分别为设定的最大、最小容量差额；
步骤5.若rmin＜r＜rmax且m≥mmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，mmax为设定的匝道最大车辆排队数；
步骤6.若rmin＜r＜rmax，且m＜mmin，则r＝d-u＝n/T，G＝n t0＝(d-u) t0/T，其中，n为每周期内放行的车辆数，T为每信号周期时长，t0为车辆通过匝道口停车线的平均耗时，G为每周期内绿灯时长。
优选的，步骤如下：
步骤1.检测T(k-1)至T(k)时间段内匝道口的上游车容量u；
步骤2.检测T(k)时刻匝道口的下游剩余车容量d；
步骤3.检测T(k)时刻匝道口的匝道车辆排队数m；
步骤4.计算得容量差额r＝d-u，即T(k)至T(k+1)时间段内匝道可放行的车辆数，若r≥rmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，若r≤rmin，则匝道口信号灯下一周期内保持长红，rmax、rmin分别为设定的最大、最小容量差额；
步骤5.若rmin＜r＜rmax，则r＝d-u＝n/T，即G＝nt0 e0m/mmax＝(d-u) t0 e0m/Tmmax，其中，n为每周期内放行的车辆数，T为每信号周期时长，t0为车辆通过匝道口停车线的平均耗时，G为每周期内绿灯时长， mmax为设定的匝道车辆最大排队数，e0为调节系数。
一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制系统，包括：一号检测器，设置于入口-入口型匝道主路的上游，用于检测上游车容量；二号检测器，设置于入口-入口型匝道主路的下游，用于检测下游车容量；三号检测器，设置于入口-入口型匝道，用于检测匝道车容量；信号灯，设置于入口-入口型匝道的路口，利用红绿灯控制车流；控制器，接受一号检测器、二号检测器及三号检测器的信息，计算信号灯的绿信比，并控制信号灯的动作。
优选的，一号检测器、二号检测器及三号检测器为预埋在道路下方的线圈检测器。
本发明具有如下有益效果：本发明是根据主路的下游容量和上游需求来进行感应反馈的匝道信号控制方法，通过实时检测的数据来调节匝道的车流，因此能够响应交通流的随机变化；还考虑了匝道本身的车流信息，通过牺牲主路少量的顺畅度的方式来缓解匝道的拥堵；此外，对主路、匝道上的事故也有比较灵敏的反应。
附图说明
图1是本发明实施例中匝道控制的示意图。
图2是本发明实施例中匝道控制的原理图。
图3是本发明实施例中匝道控制的原理图一。
图4是本发明实施例中匝道控制的原理图二。
一号检测器1、二号检测器2、三号检测器3、信号灯4、控制器 5。
具体实施方式
下面结合实施例与附图，对本发明作进一步说明。
本实施例为一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法，其主要思路如下：检测匝道口的上游车容量与下游剩余车容量，获得匝道可放行的车辆数，然后根据匝道可放行的车辆数与匝道内车辆排队数来调节下一周期内信号灯的绿信比。
如图3所示，本实施例的步骤如下：
步骤1.检测T(k-1)至T(k)时间段内匝道口的上游车容量u；
步骤2.检测T(k)时刻匝道口的下游剩余车容量d；
步骤3.检测T(k)时刻匝道口的匝道车辆排队数m；
步骤4.计算得容量差额r＝d-u，即T(k)至T(k+1)时间段内匝道可放行的车辆数，若r≥rmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，若r≤rmin，则匝道口信号灯下一周期内保持长红，rmax、rmin分别为设定的最大、最小容量差额；
步骤5.若rmin＜r＜rmax且m≥mmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，mmax为设定的匝道最大车辆排队数；
步骤6.若rmin＜r＜rmax，且m＜mmin，则r＝d-u＝n/T，G＝n t0＝(d-u) t0/T，其中，n为每周期内放行的车辆数，T为每信号周期时长，t0为车辆通过匝道口停车线的平均耗时，G为每周期内绿灯时长。
本实施例是根据主路的下游容量和上游需求来进行感应反馈的匝道信号控制方法，通过实时检测的数据来调节匝道的车流，因此能够响应交通流的随机变化；还考虑了匝道本身的车流信息，通过牺牲主路少量的顺畅度的方式来缓解匝道的拥堵；此外，因为设置有三个检测器，因此对主路、匝道上的事故也有比较灵敏的反应。
如图4所示，上述实施例的步骤可做如下改进，具体的：
步骤1.检测T(k-1)至T(k)时间段内匝道口的上游车容量u；
步骤2.检测T(k)时刻匝道口的下游剩余车容量d；
步骤3.检测T(k)时刻匝道口的匝道车辆排队数m；
步骤4.计算得容量差额r＝d-u，即T(k)至T(k+1)时间段内匝道可放行的车辆数，若r≥rmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，若r≤rmin，则匝道口信号灯下一周期内保持长红，rmax、rmin分别为设定的最大、最小容量差额；
步骤5.若rmin＜r＜rmax，则r＝d-u＝n/T，即G＝nt0 e0m/mmax＝(d-u) t0 e0m/Tmmax，其中，n为每周期内放行的车辆数，T为每信号周期时长，t0为车辆通过匝道口停车线的平均耗时，G为每周期内绿灯时长， mmax为设定的匝道车辆最大排队数，e0为调节系数。
改进后的，引入参数e0m/mmax对每周期内绿灯时长G进行修正，可将匝道的车流状况更显著的反馈到信号控制中。e0为一可调整的值，通常可以在0.8～1.2类取值，匝道特别拥堵时e0可设置为较大的数值。特别的，可根据实时路况协同调节多个匝道路口的e0，从而最大化的利用主路的通行能力。另外，此方式还能减少频繁启停，也能一定程度消除车辆的堵塞或事故。本实施例应用在入口-入口型、入口-出口型等组合匝道中，能产生更好的效果。
如图1、2所示，为一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制系统，用于实现上述的控制方法，包括：一号检测器1，设置于入口 -入口型匝道主路的上游，用于检测上游车容量；二号检测器2，设置于入口-入口型匝道主路的下游，用于检测下游车容量；三号检测器3，设置于入口-入口型匝道，用于检测匝道车容量；信号灯4，设置于入口-入口型匝道的路口，利用红绿灯控制车流；控制器5，接受一号检测器1、二号检测器2及三号检测器3的信息，计算信号灯4的绿信比，并控制信号灯4的动作。一号检测器1、二号检测器2及三号检测器3为预埋在道路下方的线圈检测器。该系统硬件需求低，可以在现有的信号控制系统上扩展改造而成，成本低，因此利于推广应用。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。其他由本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法，其特征在于，检测匝道口的上游车容量与下游剩余车容量，获得匝道可放行的车辆数，然后根据匝道可放行的车辆数与匝道内车辆排队数来调节下一周期内信号灯的绿信比；
具体步骤如下：
步骤1.检测T(k-1)至T(k)时间段内匝道口的上游车容量u；
步骤2.检测T(k)时刻匝道口的下游剩余车容量d；
步骤3.检测T(k)时刻匝道口的匝道车辆排队数m；
步骤4.计算得容量差额r＝d-u，即T(k)至T(k+1)时间段内匝道可放行的车辆数，若r≥rmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，若r≤rmin，则匝道口信号灯下一周期内保持长红，rmax、rmin分别为设定的最大、最小容量差额；
步骤5.若rmin＜r＜rmax且m≥mmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，mmax为设定的匝道最大车辆排队数；
步骤6.若rmin＜r＜rmax，且m＜mmin，则r＝d-u＝n/T，G＝nt0＝(d-u)t0/T，其中，n为每周期内放行的车辆数，T为每信号周期时长，t0为车辆通过匝道口停车线的平均耗时，G为每周期内绿灯时长。
2.根据权利要求1所述的基于感应反馈的匝道入口信号协调控制方法，其特征在于，或者步骤如下：
步骤1.检测T(k-1)至T(k)时间段内匝道口的上游车容量u；
步骤2.检测T(k)时刻匝道口的下游剩余车容量d；
步骤3.检测T(k)时刻匝道口的匝道车辆排队数m；
步骤4.计算得容量差额r＝d-u，即T(k)至T(k+1)时间段内匝道可放行的车辆数，若r≥rmax，则匝道口信号灯下一周期内保持长绿，若r≤rmin，则匝道口信号灯下一周期内保持长红，rmax、rmin分别为设定的最大、最小容量差额；
步骤5.若rmin＜r＜rmax，则r＝d-u＝n/T，
即，G＝nt0e0m/mmax＝(d-u)t0e0m/Tmmax，
其中，n为每周期内放行的车辆数，T为每信号周期时长，t0为车辆通过匝道口停车线的平均耗时，G为每周期内绿灯时长，mmax为设定的匝道车辆最大排队数，e0为调节系数。
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高速公路互通式立交入口管理策略研究;赵子义;;公路交通科技(应用技术版)(第09期);全文 *

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