CN115527382B - 一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法 - Google Patents

一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法，步骤一：交通检测模块接收车辆位置信息和车辆标识信息，车辆位置信息通过定位系统得到；步骤二：数据采集模块对驶入当前道路的车辆数量进行记录；步骤三：控制器根据车辆数量控制交通指示灯并产生与交通管制命令对应的管制信号，管制信号对被控制的交通指示灯进行控制；步骤四：语音播报模块发送控制交通指示灯信号时间信息及路口通行时间信息给车辆，实现路口车辆有序通行，本发明对车辆的类型和不同类型车辆的数量进行处理，得到当前路口的道路的拥堵情况，使车辆在进入该路口前能够获得当前路段的通行情况。

Description

一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法
技术领域
本发明涉及交通控制技术领域，具体涉及一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法。
背景技术
随着城市化进程的不断推进，机动车保有量迅速上升，城市道路拥堵情况日益严重，为了保障机动车在城市道路间的正常运行，道路路口的交通信号控制尤其重要，交通控制在日常生活中扮演的角色越来越重要。
交通控制，依靠交通警或者采用交通信号控制设备，随着交通变化特性来指挥车辆和行人的通行。交通控制运用现代化的通讯设施、信号装置、传感器、监控设备以及计算机对运行中的车辆进行准确的组织、调控，能够安全畅通地运行。
在对交通进行管理和控制的任务中，主要包括静态管理和动态管理，静态管理主要是通过对交通系统中的历史数据的分析，从中发现问题并且从中挖掘潜在的规则，对交通系统的发展规律进行预测，进而进行改造和调整；而动态管理以一个指挥者的身份，监视着整个交通系统的运行情况，根据数据采集部件提供的实时数据，随时准备决策。
现有当前红绿灯控制方案可能与实际的交通情况不符，导致某些车流量少的方向长时间占用绿灯时间，而某些车流量高的方向却占用较短的绿灯时间，从而加剧交通拥堵情况，由于道路拥堵，进而影响车主的情绪，增大事故的发生概率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法，对车辆的类型和不同类型车辆的数量进行处理，得到当前路口的道路通行指数，并将道路通行指数与预设的道路指数阈值进行比较，从而对道路的拥堵情况进行播报，使车辆在进入该路口前能够获得当前路段的通行情况，基于道路的通行情况，通过控制器对交通指示灯的控制时间进行调整，即通过合理的延长交通指示灯时间，达到缓解道路通行压力的目的，提高道路的通行效率。
本发明所解决的技术问题为：
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法，包括以下步骤:
步骤一：交通检测模块接收车辆位置信息和车辆标识信息，车辆位置信息通过定位系统得到；
步骤二：数据采集模块对驶入当前道路的车辆数量进行记录；
步骤三：控制器根据车辆数量控制交通指示灯并产生与交通管制命令对应的管制信号，管制信号对被控制的交通指示灯进行控制；
步骤四：语音播报模块发送控制交通指示灯信号时间信息及路口通行时间信息给车辆，实现路口车辆有序通行。
作为本发明进一步的方案：控制器与交通检测模块和数据采集模块连接，用于接收交通检测模块发送的车辆位置信息和车辆标识信息，接收数据采集模块采集当前道路的车辆数量，并将接收的车辆位置信息、车辆标识信息和当前道路的车辆数量信息发送至数据分析模块。
作为本发明进一步的方案：数据分析模块用于接收控制器发送的车辆位置、车辆标识和车辆数量信息，并根据接收到的信息对当前道路通行状况进行判断；
数据分析模块对当前道路通行状况的分析包括如下步骤：
V1：通过车辆位置信息获取车辆在当前路口同一行进方向上的位置，通过车辆标识信息获取当前路口同一行进方向上的车辆类型，并将车辆类型划分为大型车、中型车和小型车；
V2：根据获取到的当前路口的车辆数量，将所有车辆数量按照车辆类型进行分类：
将所有大型车数量标记为Sd;
将所有中型车数量标记为Sz;
将所有小型车数量标记为Sx;
V3：通过公式计算得到道路通行指数Rc,其中，d1、d2和d3为预设比例系数；
V4：预设当前路口的通行指数阈值的极限值为Rc1和Rc2，其中Rc1<Rc2：
当Rc<Rc1时，该道路的拥堵情况为畅通；
当Rc1<Rc<Rc2时，则该道路的拥堵情况为缓行；
当Rc>Rc2时，则该道路的拥堵情况为拥堵。
作为本发明进一步的方案：控制器与语音播报模块连接，控制器将接收数据分析模块发送的道路的拥堵情况发送至语音播报模块，语音播报模块将当前道路的拥堵情况通过车载终端进行播报。
作为本发明进一步的方案：数据分析模块将当前道路的拥堵情况发送至控制器，控制器对当前路口的交通指示灯控制时间进行处理。
作为本发明进一步的方案：控制器对交通指示灯的处理包括如下步骤：
W1：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为畅通时，不改变当前路口红绿灯的保持时间与切换状态；
W2：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为缓行时，控制缓行方向上绿灯的时间延长5s；
W3：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为拥堵时，控制拥堵方向上绿灯的时间延长10s；
控制器将对交通指示灯的控制时间信息反馈至数据分析模块。
作为本发明进一步的方案：数据分析模块基于交通指示灯的时间信息对当前路口车辆通行效率的分析步骤如下：
S1：获取交通检测模块接收的车辆位置信息和数据采集模块接收的车辆数量信息，根据车辆数量以及标准车长计算当前道路的车辆排队长度，车辆排队长度标记为Zci；
S2：根据车辆的车速和车辆排队长度计算每个方向及车道上车辆通行所需的通行时间；
S3：根据公式计算得到第i辆车在当前路口的预通行时间Ti，为修正系数，为当前路口车辆通行的平均速度；
S4：将车辆在当前路口的预通行时间Ti与当前路口的交通指示灯通行时间Ty进行比对；
当该道路的拥堵情况为缓行时，将预通行时间Ti与Ty+5进行比较；
当Ti≥Ty+5时，则表示该车辆能通过当前路口；
当Ti<Ty+5时，则表示该车辆不能通过当前路口；
当该道路的拥堵情况为拥堵时，将预通行时间Ti与Ty+10进行比较；
当Ti≥Ty+10时，则表示该车辆能通过当前路口；
当Ti<Ty+10时，则表示该车辆不能通过当前路口；
S5：数据分析模块将车辆在当前路口的预通行情况发送至控制器。
作为本发明进一步的方案：车辆排队长度计算得到，其中，为大型车数量，为中型车数量，为小型车数量；
为修正系数，N为当前路口车辆排队数量，，Ni为当前路口排队的第i（i取1、2、3、....，i）辆车，Zs为不同类型车辆的车长，D为相邻车辆在当前路口的排队间距，取D为1.5m。
作为本发明进一步的方案：大型车的车长Zs取13.5m，中型车的车长Zs取6.5m、小型车的车长Zs取4.5m。
作为本发明进一步的方案：控制器与语音播报模块连接，控制器将接收数据分析模块发送的车辆在当前路口的预通行情况发送至语音播报模块，语音播报模块将当前道路预通行情况发送通过车载终端进行播报。
本发明的有益效果：
本发明对车辆的类型和不同类型车辆的数量进行处理，得到当前路口的道路通行指数，并将道路通行指数与预设的道路指数阈值进行比较，从而对道路的拥堵情况进行播报，使车辆在进入该路口前能够获得当前路段的通行情况；
本发明基于道路的通行情况，通过控制器对交通指示灯的控制时间进行调整，即通过合理的延长交通指示灯时间，达到缓解道路通行压力的目的，提高道路的通行效率；
本发明基于道路的拥堵情况和交通指示灯延长情况，根据当前车辆排队长度和通行效率计算得出排队车辆通过当前路口的时间，并将通过时间对车主预先播报，能够有效缓解车主在当前路口因排队不知何时通过该路口的焦急情绪，同时能够提醒车主按照时间有序通行，有效减低了路口因等红绿灯或冲红绿灯而引起的事故。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明流程图的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法，包括如下步骤：
步骤一：交通检测模块接收车辆位置信息和车辆标识信息，车辆位置信息通过定位系统（GPS）得到；
步骤二：数据采集模块对驶入当前道路的车辆数量进行记录；
步骤三：控制器根据车辆数量控制交通指示灯并产生与交通管制命令对应的管制信号，管制信号对被控制的交通指示灯进行控制；
步骤四：语音播报模块发送控制交通指示灯信号时间信息及路口通行时间信息给车辆，完成车辆顺利通行。
控制器与交通检测模块和数据采集模块连接，用于接收交通检测模块发送的车辆位置信息和车辆标识信息，接收数据采集模块采集当前道路的车辆数量，并将接收的车辆位置信息、车辆标识信息和当前道路的车辆数量信息发送至数据分析模块；
数据分析模块用于接收控制器发送的车辆位置、车辆标识和车辆数量，并根据接收到的信息对当前道路通行状况进行判断；
数据分析模块对当前道路通行状况的分析包括如下步骤：
V1：通过车辆位置信息获取车辆在当前路口同一行进方向上的位置，通过车辆标识信息获取当前路口同一行进方向上的车辆类型，并将车辆类型划分为大型车、中型车和小型车；
V2：根据获取到的当前路口的车辆数量，将所有车辆数量按照车辆类型进行分类：
将所有大型车数量标记为Sd;
将所有中型车数量标记为Sz;
将所有小型车数量标记为Sx;
V3：通过公式计算得到道路通行指数Rc,其中，d1、d2和d3为预设比例系数；
V4：预设当前路口的通行指数阈值的极限值为Rc1和Rc2，其中Rc1<Rc2：
当Rc<Rc1时，该道路的拥堵情况为畅通；
当Rc1<Rc<Rc2时，则该道路的拥堵情况为缓行；
当Rc>Rc2时，则该道路的拥堵情况为拥堵；
V5：数据分析模块将当前道路的拥堵情况发送至控制器，控制器对当前路口的交通指示灯进行处理。
控制器与语音播报模块连接，控制器将接收数据分析模块发送的道路的拥堵情况发送至语音播报模块，语音播报模块将当前道路的拥堵情况通过车载终端进行播报。
控制器对交通指示灯的处理包括如下步骤：
W1：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为畅通时，不改变当前路口红绿灯的保持时间与切换状态；
W2：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为缓行时，控制本方向上绿灯的时间延长5s；
W3：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为拥堵时，控制本方向上绿灯的时间延长10s；
控制器将对交通指示灯的控制时间信息反馈至数据分析模块。
数据分析模块基于交通指示灯的时间信息对当前路口车辆通行效率的分析步骤如下：
S1：获取交通检测模块接收的车辆位置信息和数据采集模块接收的车辆数量信息，根据车辆数量以及标准车长计算当前道路的车辆排队长度，车辆排队长度标记为Zci，车辆数量，为大型车数量，为中型车数量，为小型车数量；
其中，，为修正系数，N为当前路口车辆排队数量，Ni为当前路口排队的第i（i取1、2、3、....，i）辆车，Zs为不同类型车辆的车长，D为相邻车辆在当前路口的排队间距，取D为1.5m；
S2：根据车辆的车速和车辆排队长度计算每个方向及车道上车辆通行所需的通行时间；
S3：根据公式计算得到第i辆车在当前路口的预通行时间Ti，为修正系数，为当前路口车辆通行的平均速度；
S4：将车辆在当前路口的预通行时间Ti与当前路口的交通指示灯通行时间Ty进行比对；
当该道路的拥堵情况为缓行时，将预通行时间Ti与Ty+5进行比较；
当Ti≥Ty+5时，则表示该车辆能通过当前路口；
当Ti<Ty+5时，则表示该车辆不能通过当前路口；
当该道路的拥堵情况为拥堵时，将预通行时间Ti与Ty+10进行比较；
当Ti≥Ty+10时，则表示该车辆能通过当前路口；
当Ti<Ty+10时，则表示该车辆不能通过当前路口；
S5：数据分析模块将车辆在当前路口的预通行情况发送至控制器。
控制器与语音播报模块连接，控制器将接收数据分析模块发送的车辆在当前路口的预通行情况发送至语音播报模块，语音播报模块将当前道路预通行情况发送通过车载终端进行播报。
S1中，大型车的车长Zs取13.5m，中型车的车长Zs取6.5m、小型车的车长Zs取4.5m。
其中，数据采集模块对驶入当前道路的车辆数量记录是根据车流量仪测定，将车流量仪预设设置在当前路段的驶入口处，确定驶入当前路段车辆的检测位置和检测时间，并实时对同一检测时间内通过检测位置的车辆数量进行记录，得到当前路段的车辆数量。
车辆标识信息通过当前路口的监控设备获取，车辆标识信息包括车辆的车牌号信息、车主信息和车辆年审信息和违法信息。
本发明的核心点之一：基于对车辆的类型和不同类型车辆的数量进行处理，得到当前路口的道路通行指数，并将道路通行指数与预设的道路指数阈值进行比较，从而对道路的拥堵情况进行播报，使车辆在进入该路口前能够获得当前路段的通行情况；
本发明的核心点之二：基于道路的通行情况，通过控制器对交通指示灯的控制时间进行调整，即通过合理的延长交通指示灯时间，达到缓解道路通行压力的目的，提高道路的通行效率；
本发明的核心点之三：基于道路的拥堵情况和交通指示灯延长情况，根据当前车辆排队长度和通行效率计算得出排队车辆通过当前路口的时间，并将通过时间对车主预先播报，能够有效缓解车主在当前路口因排队不知何时通过该路口的焦急情绪，同时能够提醒车主按照时间有序通行，有效减低了路口因等红绿灯或冲红绿灯而引起的事故。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一：交通检测模块接收车辆位置信息和车辆标识信息，车辆位置信息通过定位系统得到；
步骤二：数据采集模块对驶入当前道路的车辆数量进行记录；
步骤三：控制器根据车辆数量控制交通指示灯并产生与交通管制命令对应的管制信号，管制信号对被控制的交通指示灯进行控制；
步骤四：语音播报模块发送控制交通指示灯信号时间信息及路口通行时间信息给车辆，实现路口车辆有序通行；
数据分析模块用于接收控制器发送的车辆位置、车辆标识和车辆数量信息，并根据接收到的信息对当前道路通行状况进行判断；
数据分析模块对当前道路通行状况的分析包括如下步骤：
V1：通过车辆位置信息获取车辆在当前路口同一行进方向上的位置，通过车辆标识信息获取当前路口同一行进方向上的车辆类型，并将车辆类型划分为大型车、中型车和小型车；
V2：根据获取到的当前路口的车辆数量，将所有车辆数量按照车辆类型进行分类：
将所有大型车数量标记为Sd；
将所有中型车数量标记为Sz；
将所有小型车数量标记为Sx；
V3：通过公式计算得到道路通行指数Rc,其中，d1、d2和d3为预设比例系数；
V4：预设当前路口的通行指数阈值的极限值为Rc1和Rc2，其中Rc1<Rc2：
当Rc<Rc1时，该道路的拥堵情况为畅通；
当Rc1<Rc<Rc2时，则该道路的拥堵情况为缓行；
当Rc>Rc2时，则该道路的拥堵情况为拥堵；
控制器对交通指示灯的处理包括如下步骤：
W1：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为畅通时，不改变当前路口红绿灯的保持时间与切换状态；
W2：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为缓行时，控制缓行方向上绿灯的时间延长5s；
W3：当控制器接收到数据分析模块发送的该道路的拥堵情况为拥堵时，控制拥堵方向上绿灯的时间延长10s；
控制器将对交通指示灯的控制时间信息反馈至数据分析模块；
数据分析模块基于交通指示灯的时间信息对当前路口车辆通行效率的分析步骤如下：
S1：获取交通检测模块接收的车辆位置信息和数据采集模块接收的车辆数量信息，根据车辆数量以及标准车长计算当前道路的车辆排队长度，车辆排队长度标记为Zc i；
S2：根据车辆的车速和车辆排队长度计算每个方向及车道上车辆通行所需的通行时间；
S3：根据公式计算得到第i辆车在当前路口的预通行时间Ti，θ为修正系数，为当前路口车辆通行的平均速度；
S4：将车辆在当前路口的预通行时间Ti与当前路口的交通指示灯通行时间Ty进行比对；
当该道路的拥堵情况为缓行时，将预通行时间Ti与Ty+5进行比较；
当Ti≥Ty+5时，则表示该车辆能通过当前路口；
当Ti<Ty+5时，则表示该车辆不能通过当前路口；
当该道路的拥堵情况为拥堵时，将预通行时间Ti与Ty+10进行比较；
当Ti≥Ty+10时，则表示该车辆能通过当前路口；
当Ti<Ty+10时，则表示该车辆不能通过当前路口；
S5：数据分析模块将车辆在当前路口的预通行情况发送至控制器；
车辆排队长度计算得到，其中，Ndi为大型车数量，Nzi为中型车数量，Nxi为小型车数量；
为修正系数，N为当前路口车辆排队数量，N＝Ndi+Nzi+Nxi，Ni为当前路口排队的第i辆车，i取1、2、3、....、i，Zs为不同类型车辆的车长，D为相邻车辆在当前路口的排队间距，取D为1.5m。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法,其特征在于，控制器与交通检测模块和数据采集模块连接，用于接收交通检测模块发送的车辆位置信息和车辆标识信息，接收数据采集模块采集当前道路的车辆数量，并将接收的车辆位置信息、车辆标识信息和当前道路的车辆数量信息发送至数据分析模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法,其特征在于，控制器与语音播报模块连接，控制器将接收数据分析模块发送的道路的拥堵情况发送至语音播报模块，语音播报模块将当前道路的拥堵情况通过车载终端进行播报。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法,其特征在于，数据分析模块将当前道路的拥堵情况发送至控制器，控制器对当前路口的交通指示灯控制时间进行处理。
5.根据权利要求1所述的一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法,其特征在于，大型车的车长Zs取13.5m，中型车的车长Zs取6.5m、小型车的车长Zs取4.5m。
6.根据权利要求1所述的一种基于智能多目标优化算法的交通控制方法,其特征在于，控制器与语音播报模块连接，控制器将接收数据分析模块发送的车辆在当前路口的预通行情况发送至语音播报模块，语音播报模块将当前道路预通行情况发送通过车载终端进行播报。
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