CN115100885A - 一种面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法,步骤如下:根据行人最小绿灯时间与行人清空时间计算行人过街最小需求时间;基于上下游绿波参数计算行人过街实际可放行时间;判断行人过街实际可放行时间是否大于或等于行人过街最小需求时间;若是,则不干涉;若否,则对上下游绿波参数进行优化调整。本发明面向行人过街为首要目标,兼顾上下游绿波控制,从根本上对影响行人过街时长的上下游绿波参数进行作用,优化调整上下游交叉口的信号控制参数,自适应调节行人放行时间,提高行人过街的安全性与高效性。
Description
技术领域
本发明属于智能交通信号控制技术领域,具体涉及一种面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法。
背景技术
随着城市机动化发展程度越来越深,行人过街难问题越来越突出,“重车轻人”的智能交通信号控制策略方针,违背了“以人为本”的信号控制初衷与理想,亟需一种保证行人过街安全性与高效性的信号控制方法,从而提高行人的过街感受。
目前,智能交通信号控制对路段行人过街的放行方式按照是否考虑上下游绿波参数,主要可分为两类;一类是不考虑上下游信号方案的,如行人按钮过街方式,主要是通过按下过街按钮来触发行人通行信号;针对按钮易损坏以及安全无法保证问题,中国发明专利申请号为CN202011088922.4提出了一种应用于交叉口的非接触式行人过街控制系统及方法,其中行人过街按钮与非接触式互为补充的放行方式;但是这类的行人过街时间是固定的且未兼顾上下游绿波控制效果。针对此,还有一类是考虑了上下游绿波方案而提出的一种放行方式,中国发明专利申请号CN201610011504.2提出了一种行人过街信号与上游交叉口信号联动控制方法和系统,通过获得车辆排满行人过街至上游交叉口路段的时间,来约束行人过街绿灯延迟时间从而保证绿波效果。
然而,上述方法都是基于保护绿波角度,即机动车角度进行的控制方式,并非面向行人的,行人过街放行时间是固定的,未对放行允许区间是否能满足实际过街需求进行深究,所以实际上未对上下游绿波参数进行优化调整,约束了行人可过街空间,在行人数量多或者人行横道长时,无法保证行人过街体验,甚至无法保证过街安全。
发明内容
针对于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法,以解决现有技术中的行人过街放行方式以机动车绿波放行为目标,从而导致的行人放行时间无法根据实际行人通行需求进行自适应变化的问题。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
本发明的一种面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法,步骤如下:
1)根据行人最小绿灯时间与行人清空时间计算行人过街最小需求时间;
2)基于上下游绿波参数计算行人过街实际可放行时间;
3)判断行人过街实际可放行时间是否大于或等于行人过街最小需求时间;若是,则不干涉;若否,则对上下游绿波参数进行优化调整。
进一步地,所述步骤1)中行人过街最小需求时间tmin的计算方法如下:
11)确定行人最小绿灯时间tg:根据交叉口的实际情况取行人最小绿灯时间,具体可根据行人数量与人行横道宽度取值;
12)确定行人清空时间tc:行人清空时间与人行横道的长度成正比,公式计算如下:
式中,tc为行人清空时间,w是人行横道长度,vp为行人清空步速,具体可根据交叉口实际情况取值;
13)根据行人最小绿灯时间与行人清空时间计算行人过街最小需求时间tmin:
tmin=tc+tg。
进一步地,所述步骤2)具体为:基于上下游绿波参数,根据实际上下游交叉口的地理位置信息,考虑行人过街冲突车流,计算行人过街的空档区间,求出行人过街实际可放行时间tatl。
进一步地,所述步骤2)中基于上下游绿波参数计算行人过街实际可放行时间tatl,包括如下步骤:
21)上下游绿波参数获取:假设路段上I0、I1为相邻的上下游交叉口,Ip为人行横道,假设上下游交叉口的放行相序为{东西直行、东西左转、南北直行、南北左转}顺序,分别编号9号阶段、4号阶段、8号阶段、0号阶段,阶段通行时长分别为T09、T04、T08、T00、T19、T14、T18、T10,协调子区周期为C0=T09+T04+T08+T00=T19+T14+T18+T10,以交叉口I0为基准路口,其相位差为0,交叉口I1相位差为O1,考虑所有与行人过街冲突的车流阶段,包括协调阶段以及非协调方向左转阶段,即I0与I1的9号阶段与0号阶段;
22)上下游交叉口的地理位置信息获取;地理位置信息包括:上下游交叉口距离人行横道Ip的距离,分别为S0、S1;
23)计算上下游交叉口车流到达人行横道的时间:假设整个路段机动车行驶速度是一致的,则由相位差O1得机动车速度Ve为:
24)计算上下游交叉口车流通过人行横道的时间区间:根据阶段通行时长与到达时间计算如下各个时间区间;
交叉口I0协调阶段冲突区间:[T0,T0+T09]
交叉口I0左转阶段冲突区间:[C0+T0-T00,C0+T0]
交叉口I1协调阶段冲突区间:[T1+O1,T1+O1+T19]
交叉口I1左转阶段冲突区间:[O1+C0+T1-T10,O1+C0+T1]
以行人过街为基准,即将T0至T0+C0作为行人过街的一个周期,若O1+C0+T1-T10<C0+T0且O1+C0+T1>C0+T0,交叉口I1左转阶段时间区间将延续到下一个周期,此时在同一个周期内交叉口I1左转阶段时间区间包括两个时间区间,分别为[O1+C0+T1-T10,C0+T0]及[T0,(O1+C0+T1)mod(C0+T0)+T0],mod为取模运算,若O1+C0+T1-T10>C0+T0且O1+C0+T1>C0+T0,将全部延续到下一个周期,此时时间区间为[(O1+C0+T1-T10)modC0,(O1+C0+T1)modC0];
25)根据各个时间区间计算出行人过街空档区间:由上下游交叉口车流通过人行横道的时间区间可得出行人过街空档区间:
[T1+O1+T19,C0+T0-T00];
26)根据行人过街空档区间计算出行人过街实际可放行时间tatl:
tatl=(C0+T0-T00)-(T1+O1+T19)。
进一步地,所述步骤3)中对上下游绿波参数进行优化调整,包括如下步骤:
31)计算上下游总缩短时长tobj:
tobj=tmin-tatl;
32)由行人过街空档区间计算出上下游阶段缩短时长:由行人过街空档区间可知,影响行人过街实际可放行时间tatl大小的是交叉口I1协调阶段的结束时刻T1+O1+T19,以及交叉口I0的左转阶段开始时刻,即通过提前结束交叉口I1协调阶段以及延迟启动交叉口I0的左转阶段,来延长行人过街实际可放行时间tatl,也即缩短交叉口I1协调阶段与交叉口I0的左转阶段的时长,具体缩短时长根据两者阶段通行时长比例进行分配;
对于交叉口I0左转阶段需缩短时长T00d:
对于交叉口I1协调阶段需缩短时长T19d:
33)缩短时长补齐修正:如果T19d+T00d>tobj,降低缩短时间长阶段的缩短时间,且降低时间为T19d+T00d-tobj;如果T19d+T00d<tobj,提高缩短时间短阶段的缩短时间,且提高时间tobj-(T19d+T00d);当两者相等时,取交叉口I1的阶段;
34)由缩短时长计算出各个交叉口其他阶段的延长时间,对于缩短时长需要延长到各个交叉口其他阶段上,具体延长时长根据各个阶段通行时长比例进行分配;
对于交叉口I0:
对于交叉口I1:
其中,T09a、T04a、T08a分别为交叉口I09号阶段、4号阶段、8号阶段所需延长的时间,T14a、T18a、T10a分别为交叉口I14号阶段、8号阶段、0号阶段所需延长的时间;
35)延长时间补齐修正:对于交叉口I1,如果T14a+T18a+T10a>T19d,降低延长时间最长阶段的延长时间,且降低时间为T14a+T18a+T10a-T19d;如果T14a+T18a+T10a<T19d,提高延长时间最短阶段的延长时间,且提高时间为T19d-(T14a+T18a+T10a);对于交叉口I0同理;对于延长时间最长阶段或者延长时间最短阶段存在多个阶段时,可取第一位置的阶段;
36)获取调整后的上下游绿波参数以及优化后行人过街空档时间t′atl:
T09=T09+T09a
T04=T04+T04a
T08=T08+T08a
T00=T00-T00d
T19=T19-T19d
T14=T14+T14a
T18=T18+T18a
T10=T10+T10a
t′atl=tatl+tobj。
本发明的有益效果:
本发明面向行人过街为首要目标,首先通过计算行人过街最小需求以及基于上下游绿波参数计算行人过街实际可放行时间,从而比较判断识别出行人过街是否存在时长不够问题;然后在保证子区周期不变即兼顾上下游绿波控制情况下,从根本上对影响行人过街时长的上下游绿波参数进行作用,优化调整上下游交叉口的信号控制参数,从而自适应调节行人放行时间;高效地解决了行人过街安全问题、有效提升了行人过街体验。尤其适用于商场、广场、医院等路段行人过街较机动车通行需求明显的交通场景。具体表现为:
1、从以机动车放行为出发点,转变到面向行人过街为首要目标,不仅提供了一种比较判断识别行人过街是否存在时长不够问题的方法,而且提供了对上下游绿波参数进行调整的方法,便于信号控制技术人员实际参考操作。
2、对于行人过街最小需求的计算,不仅考虑行人清空时间,而且同时考虑了行人最小绿灯时间,这样更好地保障了行人过街的最小需求。
3、对于行人过街实际可放行时间的计算,同时考虑了上下游双向、协调阶段以及非协调方向左转阶段,并且以行人过街为基准,计算结果更加直观全面准确。
4、对上下游绿波参数的调整,在保证协调子区周期不变即兼顾上下游绿波控制的情况下,同时出于对路段绿波以及原上下游绿波参数影响最小考虑下,对影响行人过街时长的上下游绿波参数进行作用,优化调整上下游交叉口的信号控制参数。
附图说明
图1为本发明方法的原理图。
图2为行人机动车冲突地理示意图。
图3为行人过街空档区间计算与上下游绿波参数调整原理图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1-图3所示,本发明的一种面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法,步骤如下:
1)根据行人最小绿灯时间与行人清空时间计算行人过街最小需求时间;
其中,所述行人过街最小需求时间tmin的计算方法如下:
11)确定行人最小绿灯时间tg:根据交叉口的实际情况取行人最小绿灯时间,具体可根据行人数量与人行横道宽度取值5-10s;
12)确定行人清空时间tc:行人清空时间与人行横道的长度成正比,公式计算如下:
式中,tc为行人清空时间,w是人行横道长度,vp为行人清空步速,具体可根据交叉口实际情况取值,对于行人过街一般为1.17~1.29m/s;
13)根据行人最小绿灯时间与行人清空时间计算行人过街最小需求时间tmin:
tmin=tc+tg。
2)基于上下游绿波参数计算行人过街实际可放行时间;具体为:基于上下游绿波参数,根据实际上下游交叉口的地理位置信息,考虑行人过街冲突车流,计算行人过街的空档区间,求出行人过街实际可放行时间tatl。
其中,所述基于上下游绿波参数计算行人过街实际可放行时间tatl,包括如下步骤:
21)上下游绿波参数获取:假设路段上I0、I1为相邻的上下游交叉口,Ip为人行横道,假设上下游交叉口的放行相序为{东西直行、东西左转、南北直行、南北左转}顺序,分别编号9号阶段、4号阶段、8号阶段、0号阶段,阶段通行时长分别为T09、T04、T08、T00、T19、T14、T18、T10,协调子区周期为C0=T09+T04+T08+T00=T19+T14+T18+T10,以交叉口I0为基准路口,其相位差为0,交叉口I1相位差为O1,考虑所有与行人过街冲突的车流阶段,包括协调阶段以及非协调方向左转阶段,即I0与I1的9号阶段与0号阶段;
22)上下游交叉口的地理位置信息获取;地理位置信息包括:上下游交叉口距离人行横道Ip的距离,分别为S0、S1;
23)计算上下游交叉口车流到达人行横道的时间:假设整个路段机动车行驶速度是一致的,则由相位差O1得机动车速度Ve为:
24)计算上下游交叉口车流通过人行横道的时间区间:根据阶段通行时长与到达时间计算如下各个时间区间;
交叉口I0协调阶段冲突区间:[T0,T0+T09]
交叉口I0左转阶段冲突区间:[C0+T0-T00,C0+T0]
交叉口I1协调阶段冲突区间:[T1+O1,T1+O1+T19]
交叉口I1左转阶段冲突区间:[O1+C0+T1-T10,O1+C0+T1]
以行人过街为基准,即将T0至T0+C0作为行人过街的一个周期,若O1+C0+T1-T10<C0+T0且O1+C0+T1>C0+T0,交叉口I1左转阶段时间区间将延续到下一个周期,此时在同一个周期内交叉口I1左转阶段时间区间包括两个时间区间,分别为[O1+C0+T1-T10,C0+T0]及[T0,(O1+C0+T1)mod(C0+T0)+T0],mod为取模运算,若O1+C0+T1-T10>C0+T0且O1+C0+T1>C0+T0,将全部延续到下一个周期,此时时间区间为[(O1+C0+T1-T10)modC0,(O1+C0+T1)modC0];
25)根据各个时间区间计算出行人过街空档区间:由上下游交叉口车流通过人行横道的时间区间可得出行人过街空档区间:
[T1+O1+T19,C0+T0-T00];
26)根据行人过街空档区间计算出行人过街实际可放行时间tatl:
tatl=(C0+T0-T00)-(T1+O1+T19)。
3)判断行人过街实际可放行时间是否大于或等于行人过街最小需求时间;若是,则不干涉;若否,则对上下游绿波参数进行优化调整;
其中,所述对上下游绿波参数进行优化调整,包括如下步骤:
31)计算上下游总缩短时长tobj:
tobj=tmin-tatl
32)由行人过街空档区间计算出上下游阶段缩短时长:由行人过街空档区间可知,影响行人过街实际可放行时间tatl大小的是交叉口I1协调阶段的结束时刻T1+O1+T19,以及交叉口I0的左转阶段开始时刻,即通过提前结束交叉口I1协调阶段以及延迟启动交叉口I0的左转阶段,来延长行人过街实际可放行时间tatl,也即缩短交叉口I1协调阶段与交叉口I0的左转阶段的时长,具体缩短时长根据两者阶段通行时长比例进行分配;
对于交叉口I0左转阶段需缩短时长T00d:
对于交叉口I1协调阶段需缩短时长T19d:
33)缩短时长补齐修正:如果T19d+T00d>tobj,出于对原上下游绿波参数影响最小考虑,降低缩短时间长阶段的缩短时间,且降低时间为T19d+T00d-tobj;如果T19d+T00d<tobj,提高缩短时间短阶段的缩短时间,且提高时间tobj-(T19d+T00d);当两者相等时,出于对路段绿波影响最小考虑,取交叉口I1的阶段;
34)由缩短时长计算出各个交叉口其他阶段的延长时间,兼顾上下游交叉口协调控制,对于缩短时长需要延长到各个交叉口其他阶段上,具体延长时长根据各个阶段通行时长比例进行分配;
对于交叉口I0:
对于交叉口I1:
其中,T09a、T04a、T08a分别为交叉口I09号阶段、4号阶段、8号阶段所需延长的时间,T14a、T18a、T10a分别为交叉口I14号阶段、8号阶段、0号阶段所需延长的时间;
35)延长时间补齐修正:对于交叉口I1,如果T14a+T18a+T10a>T19d,出于对原上下游绿波参数影响最小考虑,降低延长时间最长阶段的延长时间,且降低时间为T14a+T18a+T10a-T19d;如果T14a+T18a+T10a<T19d,出于对原上下游绿波参数影响最小考虑,提高延长时间最短阶段的延长时间,且提高时间为T19d-(T14a+T18a+T10a);对于交叉口I0同理;对于延长时间最长阶段或者延长时间最短阶段存在多个阶段时,可取第一位置的阶段;
36)获取调整后的上下游绿波参数以及优化后行人过街空档时间t′atl:
T09=T09+T09a
T04=T04+T04a
T08=T08+T08a
T00=T00-T00d
T19=T19-T19d
T14=T14+T14a
T18=T18+T18a
T10=T10+T10a
t′atl=tatl+tobj。
本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法,其特征在于,步骤如下:
1)根据行人最小绿灯时间与行人清空时间计算行人过街最小需求时间;
2)基于上下游绿波参数计算行人过街实际可放行时间;
3)判断行人过街实际可放行时间是否大于或等于行人过街最小需求时间;若是,则不干涉;若否,则对上下游绿波参数进行优化调整。
3.根据权利要求2所述的面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法,其特征在于,所述步骤2)中基于上下游绿波参数计算行人过街实际可放行时间tatl,包括如下步骤:
21)上下游绿波参数获取:假设路段上I0、I1为相邻的上下游交叉口,Ip为人行横道,假设上下游交叉口的放行相序为{东西直行、东西左转、南北直行、南北左转}顺序,分别编号9号阶段、4号阶段、8号阶段、0号阶段,阶段通行时长分别为T09、T04、T08、T00、T19、T14、T18、T10,协调子区周期为C0=T09+T04+T08+T00=T19+T14+T18+T10,以交叉口I0为基准路口,其相位差为0,交叉口I1相位差为O1,考虑所有与行人过街冲突的车流阶段,包括协调阶段以及非协调方向左转阶段,即I0与I1的9号阶段与0号阶段;
22)上下游交叉口的地理位置信息获取;地理位置信息包括:上下游交叉口距离人行横道Ip的距离,分别为S0、S1;
23)计算上下游交叉口车流到达人行横道的时间:假设整个路段机动车行驶速度是一致的,则由相位差O1得机动车速度Ve为:
24)计算上下游交叉口车流通过人行横道的时间区间:根据阶段通行时长与到达时间计算如下各个时间区间;
交叉口I0协调阶段冲突区间:[T0,T0+T09]
交叉口I0左转阶段冲突区间:[C0+T0-T00,C0+T0]
交叉口I1协调阶段冲突区间:[T1+O1,T1+O1+T19]
交叉口I1左转阶段冲突区间:[O1+C0+T1-T10,O1+C0+T1]
以行人过街为基准,即将T0至T0+C0作为行人过街的一个周期,若O1+C0+T1-T10<C0+T0且O1+C0+T1>C0+T0,交叉口I1左转阶段时间区间将延续到下一个周期,此时在同一个周期内交叉口I1左转阶段时间区间包括两个时间区间,分别为[O1+C0+T1-T10,C0+T0]及[T0,(O1+C0+T1)mod(C0+T0)+T0],mod为取模运算,若O1+C0+T1-T10>C0+T0且O1+C0+T1>C0+T0,将全部延续到下一个周期,此时时间区间为[(O1+C0+T1-T10)modC0,(O1+C0+T1)modC0];
25)根据各个时间区间计算出行人过街空档区间:由上下游交叉口车流通过人行横道的时间区间可得出行人过街空档区间:
[T1+O1+T19,C0+T0-T00];
26)根据行人过街空档区间计算出行人过街实际可放行时间tatl:
tatl=(C0+T0-T00)-(T1+O1+T19)。
4.根据权利要求3所述的面向路段行人过街的上下游绿波参数调整方法,其特征在于,所述步骤3)中对上下游绿波参数进行优化调整,包括如下步骤:
31)计算上下游总缩短时长tobj:
tobj=tmin-tatl;
32)由行人过街空档区间计算出上下游阶段缩短时长:由行人过街空档区间可知,影响行人过街实际可放行时间tatl大小的是交叉口I1协调阶段的结束时刻T1+O1+T19,以及交叉口I0的左转阶段开始时刻,即通过提前结束交叉口I1协调阶段以及延迟启动交叉口I0的左转阶段,来延长行人过街实际可放行时间tatl,也即缩短交叉口I1协调阶段与交叉口I0的左转阶段的时长,具体缩短时长根据两者阶段通行时长比例进行分配;
对于交叉口I0左转阶段需缩短时长T00d:
对于交叉口I1协调阶段需缩短时长T19d:
33)缩短时长补齐修正:如果T19d+T00d>tobj,降低缩短时间长阶段的缩短时间,且降低时间为T19d+T00d-tobj;如果T19d+T00d<tobj,提高缩短时间短阶段的缩短时间,且提高时间tobj-(T19d+T00d);当两者相等时,取交叉口I1的阶段;
34)由缩短时长计算出各个交叉口其他阶段的延长时间,对于缩短时长需要延长到各个交叉口其他阶段上,具体延长时长根据各个阶段通行时长比例进行分配;
对于交叉口I0:
对于交叉口I1:
其中,T09a、T04a、T08a分别为交叉口I09号阶段、4号阶段、8号阶段所需延长的时间,T14a、T18a、T10a分别为交叉口I14号阶段、8号阶段、0号阶段所需延长的时间;
35)延长时间补齐修正:对于交叉口I1,如果T14a+T18a+T10a>T19d,降低延长时间最长阶段的延长时间,且降低时间为T14a+T18a+T10a-T19d;如果T14a+T18a+T10a<T19d,提高延长时间最短阶段的延长时间,且提高时间为T19d-(T14a+T18a+T10a);对于交叉口I0同理;对于延长时间最长阶段或者延长时间最短阶段存在多个阶段时,取第一位置的阶段;
36)获取调整后的上下游绿波参数以及优化后行人过街空档时间t′atl:
T09=T09+T09a
T04=T04+T04a
T08=T08+T08a
T00=T00-T00d
T19=T19-T19d
T14=T14+T14a
T18=T18+T18a
T10=T10+T10a
t′atl=tatl+tobj。
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