CN117912271A - 一种基于路口组的绿波时段协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，包括：计算任一路口适合进行绿波协调控制的备选时段；选择适合进行绿波协调控制的相邻路口A和B，根据各路口的备选时段得到相邻路口的绿波调控候选时段集；基于绿波调控候选时段集，结合流量和交通状态相似性计算相邻路口的初始绿波协调时段和对应的协调方式；对初始绿波协调时段进行合理性判定，得到有效绿波协调时段。本发明在分析计算各个路口适合进行绿波协调控制的备选时段的基础上，结合路口流量和交通状态相似性来得到初始绿波协调时段和协调方式，并根据进一步的合理性判定来得到有效绿波协调时段，选择合适的时间进行绿波协调控制，减少对非绿波方向的通行效率的影响。

Description

一种基于路口组的绿波时段协调控制方法

技术领域

本发明涉及道路交通技术领域，尤其是涉及一种基于路口组的绿波时段协调控制方法。

背景技术

现代社会中，城市路网密度不断增加，导致交叉口数量急剧增加。同时，城市交通需求也不断扩张，直接影响城市整体交通服务水平降低，排队拥堵现象日益严重。因此，加强交叉口之间的相关性，对城市干道协调控制是必然的结果，对城市干道通行效率以及整体交通服务水平的提高具有重要意义。Morgan和Little是国际上最早研究协调控制的学者，提出了绿波协调控制理论。绿波协调控制是通过将干道上多个路口信号灯进行联结，使得这些信号灯能够互相协调，从而当行驶中的车辆依次到达前方干道各路口时，均会避开红灯，遇上绿灯。但在目前的绿波协调控制相关研究中，通常只考虑了如何进行绿波控制来提高通行效率的内容，但是并没有考虑适合进行绿波控制的时段以及不需要进行绿波控制的时段，在不适合的时段内采用滤波协调控制很容易导致某个方向虽然车辆畅通但是绿灯富余过多，而另一个方向的绿灯时间被压缩，交通通行效率低下。

在中国专利文献上公开的“一种双向绿波协调控制方法、装置、电子设备和存储介质”，其公开号为CN115240443A，公开日期为2022-10-25，包括：将正向绿波带宽参数分割为多个正向绿波子带宽参数，将反向绿波带宽参数分割为多个反向绿波子带宽参数，并对多个正向绿波子带宽参数以及反向绿波子带宽参数进行权重分配；基于多个正向绿波子带宽参数、多个反向绿波子带宽参数以及对应权重确定目标函数；基于建模参数求解目标函数，得到控制参数，并基于控制参数进行绿波协调控制，建模参数包括道路参数以及信号灯参数。该技术只是公开了如何进行绿波协调控制来解决双向通行能力不均衡问题的技术内容，同样没有考虑如何计算各个路口适合进行绿波协调控制的时间段的内容，容易导致绿波通行方向上的绿灯富余而非绿波通行方向上绿灯时间过短通行效率低下的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中大部分只考虑优化具体的绿波协调控制方式，却没有考虑计算适合进行绿波协调控制的时段，使得在不合适的时段进行绿波协调控制容易影响通行效率的问题，提供了一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，在分析计算出各个路口适合进行绿波协调控制的备选时段的基础上，结合路口流量和路口的交通状态相似性来得到初始绿波协调时段和协调方式，并根据进一步的合理性判定来得到最终的有效绿波协调时段，选择合适的时间进行绿波协调控制，减少对非绿波方向的通行效率的影响。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，包括：

计算任一路口适合进行绿波协调控制的备选时段；

选择适合进行绿波协调控制的相邻的路口A和路口B，根据各路口的备选时段得到相邻路口的绿波调控候选时段集；

基于绿波调控候选时段集，结合流量和交通状态相似性计算相邻路口的初始绿波协调时段和对应的协调方式；

对初始绿波协调时段进行合理性判定，得到有效绿波协调时段和协调方式。

本发明中进行绿波协调控制的目的在于提高部分关联路口的通行效率，其前提就是部分路口的通行状态有待改进才会进行协调控制，在此基础上可以分析得到各个路口比较适合进行绿波协调控制的备选时段；又由于绿波协调控制是对关联路口的协调，并不仅仅只是一个路口的控制，所以需要对相邻的关联路口一起分析来得到适合进行绿波协调控制的备选时段；然后，再根据备选时段内路口的实际交通流量情况和路口之间的交通状态相似性来初步得到初始绿波协调时段和对应协调方式，能够在合适的时间对路口进行绿波协调控制；更进一步的再根据一定测试周期内的按照初始绿波协调时段和协调方式的道路流量结果进行合理性判定，筛选出更符合实际情况的路口需求的有效绿波协调时段和协调方式。

作为优选，所述选择适合进行绿波协调控制的相邻的路口A和路口B的过程包括：筛选出相邻路口距离影响系数F大于等于设定系数阈值的相邻路口；

F＝(a+b-L)/b，其中a为第一距离阈值，b为第二距离阈值且大于a，L为相邻路口之间的距离。

本发明中相邻路口距离影响系数用来表示相邻路口的关联性，系数越大表明相邻路口的关联性越强，交通流的连续性和稳定性也越强，适合进行绿波协调控制；如果影响系数过小则说明不适合进行绿波协调控制。

作为优选，所述绿波调控候选时段集，由路口A的备选时段和路口B的备选时段求并集得到；

基于绿波调控候选时段集，根据路口流量的主流向确定绿波协调时段和对应的协调方式；根据相邻路口的交通状态相似性计算适合绿波协调的时间段，与基于流量的绿波协调时段取交集得到初始绿波协调时段和对应的协调方式。

本发明中由于相邻路口之间的关联性，以两个路口各自的备选时段的并集作为共同的绿波协调控制时段的备选时段，在该备选时段的基础上进一步根据路口流量情况和相邻路口的交通状态相似性来确定更精确的适合绿波协调控制的时间段以及每个时间段的协调方式。

作为优选，所述确定绿波协调时段和对应的协调方式的过程包括：

统计每个时间步长下路口各流向的流量；取流量最大值对应的流向为路口的主流向；

判断路口A和路口B的主流向以及相邻关系为南北向或东西向：

若两路口主流向相同，且与相邻关系平行，则为主流向方向的单向绿波协调控制的时段；若两路口主流向相反，且与相邻关系平行，则为相邻关系方向的双向绿波协调控制的时段；若两路口主流向垂直，则为与相邻关系平行的主流向方向的单向绿波协调控制的时段。

本发明中根据路口的流量关系在确定绿波协调控制时段的同时还可以确定协调方式；在一个路口存在多个不同的流向，由于绿波协调控制的目的在于提高通行效率，因此选在流量最大的流向作为主流向进行绿波协调控制，在这种情况下可以根据相邻两路口的主流向之间的关系以及两路口相邻的位置关系来确定绿波协调控制方式，并根据主流向对应的时间段来确定进行绿波协调控制对应的时段。

作为优选，所述确定绿波协调时段和对应的协调方式的过程还包括：

获取一个测试周期内的流量数据得到每天每个时段对应的协调方式；

当某个时段在一个测试周期内，有一半以上的工作日天数以及所有非工作日天数都有相同的协调方式时，输出该绿波协调时段和对应的协调方式。

本发明中由于流量数据是波动不稳定的，即使同一个时段在不同天数中其主流向也可能存在差异，因此需要对基于流量的绿波协调时段进行精选修正，以一个测试周期收集的流量数据为例，当同一个时段有一半以上的工作日天数和所有非工作日天数都有相同的协调方式时，说明该时段在大部分情况下都非常适合进行对应方式的绿波协调控制，从而确定这种协调方式和协调时段；在其他情况下由于同一时段协调方式变化较大存在差异性，不进行绿波协调控制反而更符合实际通行要求。

作为优选，所述根据相邻路口的交通状态相似性计算适合绿波协调的时间段的过程包括：获取相邻的路口A和路口B在每个时间步长的总流量，并将总流量数据转化为时间序列的总流量数组；

采用动态时间规整的方法计算路口A的总流量数组和路口B的总流量数组之间的相似度，相似度小于设定相似度阈值的时段为适合绿波协调的时间段。

本发明中将两个路口的总流量转换为时间序列的总流量数组并计算两者之间的相似度，相似度越小表明两个相邻路口之间的空间相似性越高，关联性越强，更容易实现绿波协调控制，因此设定相似度阈值，对于相似度小于相似度阈值的时段认定为适合绿波协调的时间段。

作为优选，所述对初始绿波协调时段进行合理性判定的过程包括：

获取初始绿波协调时段中路口A和路口B在每个时间步长的总流量和主流向流量；

计算路口A的主流向流量在其总流量中的占比，计算路口B的主流向流量在其总流量中的占比；

筛选出初始绿波协调时段中，占比数据满足合理性判定要求的时段作为有效绿波协调时段。

本发明中绿波协调控制主要是对关联路口的主流向的协调控制，但是一个路口除了流量最大的主流向以外还有其他流向也存在一定的流量，因此通过合理性判定来判断初始绿波协调控制中主流量的流量在总流量中的占比，占比越大说明主流向的流量远超其他流向，其他流向的流量基本不影响主流向的绿波协调控制，对应时段适合采用绿波协调控制。

作为优选，所述计算任一路口适合进行绿波协调控制的备选时段的过程包括：

当路口的某个时段在一个测试周期内，有一半以上的工作日天数以及所有非工作日天数都检测到溢出结果时，输出该时段加入到基于路口溢出的第一备选时段中；

计算基于路口流量的第二备选时段，与第一备选时段求并集得到适合进行绿波协调控制的备选时段。

本发明中对于任一路口适合进行绿波协调控制的备选时段的计算包括基于路口溢出分析和基于路口流量分析两种结果的综合，溢出是指下游路口车辆排队过长溢出到本路口，影响本路口的车辆通行，在这种情况下可以进行绿波协调控制来提高对应流向的通行效率；在一个测试周期内大部分天数的同一时段都检测到溢出时说明该时段交通状态不佳的情况并非随机偶发，可以选择通过绿波协调控制改进。

作为优选，所述计算基于路口流量的第二备选时段的过程包括：

确定目标路口的平峰和高峰时间段，设定对应的车道流量阈值；

计算路口各流向中流量最大的车道对应的流量数据，并以此计算该流向下的小时平均车道流量；将小时平均车道流量大于对应的车道流量阈值的时段加入到第二备选时段中。

本发明中基于路口流量的分析可以分为平峰时段和高峰时段两种不同情况，当路口流量远小于车道流量阈值时，采用绿波协调控制对主流向通行效率基本没有改进效果，反而会影响非主流向的通行效率，因此不适合进行绿波协调控制，而在路口流量超出车道流量阈值时，采用绿波协调控制虽然会一定程度上影响非主流向的通行情况，但是却能大幅度改善主流向的通行效率，综合而言可以提高路口的整体通行状态。

作为优选，对于处于同一行驶方向上的N个路口间的绿波时段协调控制方法，以任意相邻两路口为一组得到N-1组相邻路口组，计算每一个相邻路口组的有效绿波协调时段和协调方式并汇总后得到多路口的滤波协调时段和协调方法。

本发明中实际上进行绿波协调控制的多个路口基本上都是在同一行驶方向上的，即在交叉路口没有进行转向；在这种情况下主要考虑直行流向的绿波协调控制；对于关联的多个路口而言，可以按照行驶方向的顺序对相邻路口两两组合，对于每一组的有效绿波协调时段和协调方式按照路口顺序进行整合来得到多路口的绿波协调时段和协调方式。

本发明具有如下有益效果：在分析计算出各个路口适合进行绿波协调控制的备选时段的基础上，结合路口流量和路口的交通状态相似性来得到初始绿波协调时段和协调方式，并根据进一步的合理性判定来得到最终的有效绿波协调时段，选择合适的时间进行绿波协调控制，减少对非绿波方向的通行效率的影响。

附图说明

图1是本发明中基于路口组的绿波时段协调控制方法流程图；

图2是本发明实施例中计算路口适合进行绿波协调控制的备选时段的流程图；

图3是本发明实施例中得到有效绿波协调时段的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，包括：

计算任一路口适合进行绿波协调控制的备选时段。

当路口的某个时段在一个测试周期内，有一半以上的工作日天数以及所有非工作日天数都检测到溢出结果时，输出该时段加入到基于路口溢出的第一备选时段中；

计算基于路口流量的第二备选时段，与第一备选时段求并集得到适合进行绿波协调控制的备选时段。

计算基于路口流量的第二备选时段的过程包括：

确定目标路口的平峰和高峰时间段，设定对应的车道流量阈值；

计算路口各流向中流量最大的车道对应的流量数据，并以此计算该流向下的小时平均车道流量；将小时平均车道流量大于对应的车道流量阈值的时段加入到第二备选时段中。

选择适合进行绿波协调控制的相邻的路口A和路口B，根据各路口的备选时段得到相邻路口的绿波调控候选时段集。

选择适合进行绿波协调控制的相邻的路口A和路口B的过程包括：

筛选出相邻路口距离影响系数F大于等于设定系数阈值的相邻路口；

F＝(a+b-L)/b，其中a为第一距离阈值，b为第二距离阈值且大于a，L为相邻路口之间的距离。

绿波调控候选时段集，由路口A的备选时段和路口B的备选时段求并集得到。

基于绿波调控候选时段集，结合流量和交通状态相似性计算相邻路口的初始绿波协调时段和对应的协调方式。

基于绿波调控候选时段集，根据路口流量的主流向确定绿波协调时段和对应的协调方式；根据相邻路口的交通状态相似性计算适合绿波协调的时间段，与基于流量的绿波协调时段取交集得到初始绿波协调时段和对应的协调方式。

确定绿波协调时段和对应的协调方式的过程包括：

统计每个时间步长下路口各流向的流量；取流量最大值对应的流向为路口的主流向；

判断路口A和路口B的主流向以及相邻关系为南北向或东西向：

若两路口主流向相同，且与相邻关系平行，则为主流向方向的单向绿波协调控制的时段；若两路口主流向相反，且与相邻关系平行，则为相邻关系方向的双向绿波协调控制的时段；若两路口主流向垂直，则为与相邻关系平行的主流向方向的单向绿波协调控制的时段。

确定绿波协调时段和对应的协调方式的过程还包括：

获取一个测试周期内的流量数据得到每天每个时段对应的协调方式；

当某个时段在一个测试周期内，有一半以上的工作日天数以及所有非工作日天数都有相同的协调方式时，输出该绿波协调时段和对应的协调方式。

根据相邻路口的交通状态相似性计算适合绿波协调的时间段的过程包括：

获取相邻的路口A和路口B在每个时间步长的总流量，并将总流量数据转化为时间序列的总流量数组；

采用动态时间规整的方法计算路口A的总流量数组和路口B的总流量数组之间的相似度，相似度小于设定相似度阈值的时段为适合绿波协调的时间段。

对初始绿波协调时段进行合理性判定，得到有效绿波协调时段和协调方式。

对初始绿波协调时段进行合理性判定的过程包括：

获取初始绿波协调时段中路口A和路口B在每个时间步长的总流量和主流向流量；

计算路口A的主流向流量在其总流量中的占比，计算路口B的主流向流量在其总流量中的占比；

筛选出初始绿波协调时段中，占比数据满足合理性判定要求的时段作为有效绿波协调时段。

对于处于同一行驶方向上的N个路口间的绿波时段协调控制方法，以任意相邻两路口为一组得到N-1组相邻路口组，计算每一个相邻路口组的有效绿波协调时段和协调方式并汇总后得到多路口的滤波协调时段和协调方法。

本发明中进行绿波协调控制的目的在于提高部分关联路口的通行效率，其前提就是部分路口的通行状态有待改进才会进行协调控制，在此基础上可以分析得到各个路口比较适合进行绿波协调控制的备选时段；又由于绿波协调控制是对关联路口的协调，并不仅仅只是一个路口的控制，所以需要对相邻的关联路口一起分析来得到适合进行绿波协调控制的备选时段；然后，再根据备选时段内路口的实际交通流量情况和路口之间的交通状态相似性来初步得到初始绿波协调时段和对应协调方式，能够在合适的时间对路口进行绿波协调控制；更进一步的再根据一定测试周期内的按照初始绿波协调时段和协调方式的道路流量结果进行合理性判定，筛选出更符合实际情况的路口需求的有效绿波协调时段和协调方式。

本发明中相邻路口距离影响系数用来表示相邻路口的关联性，系数越大表明相邻路口的关联性越强，交通流的连续性和稳定性也越强，适合进行绿波协调控制；如果影响系数过小则说明不适合进行绿波协调控制。

本发明中由于相邻路口之间的关联性，以两个路口各自的备选时段的并集作为共同的绿波协调控制时段的备选时段，在该备选时段的基础上进一步根据路口流量情况和相邻路口的交通状态相似性来确定更精确的适合绿波协调控制的时间段以及每个时间段的协调方式。

本发明中根据路口的流量关系在确定绿波协调控制时段的同时还可以确定协调方式；在一个路口存在多个不同的流向，由于绿波协调控制的目的在于提高通行效率，因此选在流量最大的流向作为主流向进行绿波协调控制，在这种情况下可以根据相邻两路口的主流向之间的关系以及两路口相邻的位置关系来确定绿波协调控制方式，并根据主流向对应的时间段来确定进行绿波协调控制对应的时段。

本发明中由于流量数据是波动不稳定的，即使同一个时段在不同天数中其主流向也可能存在差异，因此需要对基于流量的绿波协调时段进行精选修正，以一个测试周期收集的流量数据为例，当同一个时段有一半以上的工作日天数和所有非工作日天数都有相同的协调方式时，说明该时段在大部分情况下都非常适合进行对应方式的绿波协调控制，从而确定这种协调方式和协调时段；在其他情况下由于同一时段协调方式变化较大存在差异性，不进行绿波协调控制反而更符合实际通行要求。

本发明中将两个路口的总流量转换为时间序列的总流量数组并计算两者之间的相似度，相似度越小表明两个相邻路口之间的空间相似性越高，关联性越强，更容易实现绿波协调控制，因此设定相似度阈值，对于相似度小于相似度阈值的时段认定为适合绿波协调的时间段。

本发明中绿波协调控制主要是对关联路口的主流向的协调控制，但是一个路口除了流量最大的主流向以外还有其他流向也存在一定的流量，因此通过合理性判定来判断初始绿波协调控制中主流量的流量在总流量中的占比，若其占比越大则说明主流向的流量远超其他流向，其他流向的流量基本不会影响主流向的绿波协调控制，也就说明对应时段确实适合采用绿波协调控制。

本发明中对于任一路口适合进行绿波协调控制的备选时段的计算包括基于路口溢出分析和基于路口流量分析两种结果的综合，溢出是指下游路口车辆排队过长溢出到本路口，影响本路口的车辆通行，在这种情况下可以进行绿波协调控制来提高对应流向的通行效率；在一个测试周期内大部分天数的同一时段都检测到溢出时说明该时段交通状态不佳的情况并非随机偶发，可以选择通过绿波协调控制改进。

本发明中基于路口流量的分析可以分为平峰时段和高峰时段两种不同情况，当路口流量远小于车道流量阈值时，采用绿波协调控制对主流向通行效率基本没有改进效果，反而会影响非主流向的通行效率，因此不适合进行绿波协调控制，而在路口流量超出车道流量阈值时，采用绿波协调控制虽然会一定程度上影响非主流向的通行情况，但是却能大幅度改善主流向的通行效率，综合而言可以提高路口的整体通行状态。

本发明中实际上进行绿波协调控制的多个路口基本上都是在同一行驶方向上的，即在交叉路口没有进行转向；在这种情况下主要考虑直行流向的绿波协调控制；对于关联的多个路口而言，可以按照行驶方向的顺序对相邻路口两两组合，对于每一组的有效绿波协调时段和协调方式按照路口顺序进行整合来得到多路口的绿波协调时段和协调方式。

在本发明的实施例中计算基于路口溢出的第一备选时段的过程包括：

以一周为一个测试周期，获取路口的检测数据，一周包括有五天工作日和两天非工作日；并以天为单位统计路口A各流向的溢出结果和路口B各流向的溢出结果。

取十分钟为一个时间步长，遍历所有的数据，若十分钟内检测到溢出结果，则将该十分钟记为一个连续时段[t_i,t_i+1]；若前一个连续时段[t_i-1,t_i]的结束时间和下一个连续时段[t_i,t_i+1]的开始之间小于等于一个时间步长，则将这两个时段合并为一个时段，即在时段[t_i-1,t_i+1]均溢出；对于合并后的时段，删除持续时长不足时长阈值(设定为二十分钟)的时段。

对于每个时间步长对应的时段，若工作日有大于等于三天、非工作日全部都检测到溢出状态，则输出对应的流向和时段，将该时段加入到第一备选时段中。

计算基于路口流量的第二备选时段的过程包括：

以一周为一个测试周期，获取路口的流量数据，一周包括有五天工作日和两天非工作日；并以天为单位统计每个时间步长(十分钟)中路口A和路口B各流向的流量结果，取出各流向中流量最大的车道的流量数据。确定目标路口的平峰、高峰时间(拥堵和过饱和记为高峰，空放和非拥堵记为平峰)，以最大流量的主流向为对象，计算该主流向的小时平均车道流量(以各流向中流量最大的车道的流量数据乘以六)。

如果小时平均车道流量大于对应的车道流量阈值(高峰时间的车道流量阈值可以设定为500辆每小时，平峰时间的车道流量阈值可以设定为300辆每小时)，则记录对应的流向和时段。将这些时段进行排序后，若前一个时段的结束时间和下一个时段的开始时间之间少于一个时间步长，则将两个时段合并为一个连续时段；对于合并后的时段，删除持续时长不足时长阈值(设定为二十分钟)的时段。剩下的时段加入到第二备选时段中。

根据第一备选时段和第二备选时段求并集得到路口适合绿波协调控制的备选时段。在得到备选时段的基础上进一步进行协调时段和协调方式的确定。

上述内容是对每个路口适合进行绿波协调控制的备选时段的确定，但是绿波协调控制是根据相邻路口之间的关联性进行的，因此需要选择适合进行绿波协调控制的相邻路口排除不适合的相邻路口，对于适合绿波协调控制的相邻的路口而言，两路口之间适合进行绿波协调控制的时段为每个路口的备选时段的并集，作为绿波调控候选时段集。

首先计算相邻路口距离影响系数判断是否适合绿波协调控制：

获取相邻路口之间的距离L，若L小于等于第一距离阈值a时(本实施例设置为200米，根据实际情况进行调整)则相邻路口距离影响系数F为1；若L大于等于第二距离阈值b时(可设置为800米)则相邻路口距离影响系数F为0。对于其余的距离L，F＝(a+b-L)/b。

分析相邻路口距离影响系数F，依据F越大，相邻路口的关联性越强，交通流的连续性和稳定性也越强，F大于等于设定系数阈值(可设置为0.25)表明该路口适合实现绿波协调控制，不进行协调控制。

然后在能够进行绿波协调控制的路口中基于路口流量和交通状态相似性相结合来得到初始绿波协调时段和对应的协调方式。

根据流量判断路口的绿波协调时段和协调方式(若路口A、路口B为东西相邻路口，则A为西路口；若路口A、路口B为南北相邻路口，则A为北路口)。

以一周为一个测试周期，获取路口的流量数据，一周包括有五天工作日和两天非工作日；并以天为单位统计每个时间步长(十分钟)中路口A和路口B各流向的流量结果，找出路口中一个时间步长下流量最大值对应的流向作为路口在当前时间步长的主流向；从而得到相邻的路口A和路口B各自的主流向。

根据相邻路口A和路口B的相邻位置关系分类讨论：

当路口A和路口B之间是东西相邻路口时，若路口A和路口B的主流向都为东直行向时，则进行东向西单向绿波协调；

若路口A和路口B的主流向都为西直行向时，则进行西向东单向绿波协调；

若路口A和路口B的主流向一个为东直行向另一个为西直行向时，进行东西向的双向绿波协调控制；

若路口A和路口B中的主流向一个为东直行向/西直行向，另一个为南直行向/北直行向，则在相邻关系为东西相邻的情况下，进行东向西/西向东单向绿波协调；

若路口A和路口B中的主流向都为南直行向/北直行向，则在东西向不进行绿波协调控制。

当路口A和路口B之间是南北相邻路口时，若路口A和路口B的主流向都为南直行向时，则进行南向北单向绿波协调；

若路口A和路口B的主流向都为北直行向时，则进行北向南单向绿波协调；

若路口A和路口B的主流向一个为南直行向另一个为北直行向时，进行南北向的双向绿波协调控制；

若路口A和路口B中的主流向一个为南直行向/北直行向，另一个为东直行向/西直行向，则在相邻关系为南北相邻的情况下，进行南向北/北向南单向绿波协调；

若路口A和路口B中的主流向都为东直行向/西直行向，则在南北向不进行绿波协调控制。

根据相邻路口的交通状态相似性判断路口适合绿波协调的时间段。

以一周为一个测试周期，获取路口A和路口B每个时间步长(十分钟)的总流量数据，一周包括有五天工作日和两天非工作日；并将路口A和路口B的总流量数据转化为时间序列的总流量数组。

采用动态时间规整方法计算两个时间序列的相似度：把输入的时间序列通过延伸和缩短实现序列扭曲，使两个序列在时间轴上得以对齐，再用满足一定条件的时间规整函数描述测试模板和参考模板的时间对应关系，求解两序列匹配时最小的累计距离：

1、定义两个时间序列：Q＝q₁,q₂,…,q_n、C＝c₁,c₂,…,c_m(每10min的流量)；

2、计算Q、C每一个分量相互之间的距离d(q_i,c_j)，并创建一个m*n的矩阵；

3、运用公式γ(i,j)＝d(q_i,c_j)+min{γ(i-1,j-1),γ(i-1,j),γ(i,j+1)}求出Q、C之间的累计最小距离distance，distance越小，表示序列之间的相似性越强。

以计算出的最小距离distance作为相似度的结果，相似度越小表明相邻路口交通状态越相似，两个路口的空间相似性越高，随之关联性越强，更容易实现绿波协调控制。以60min为一组(6组数据)，计算一次最小距离，若相似度小于S(默认为50)，则认为对应的时段为适合绿波协调控制的时间段。

以基于流量的绿波协调时段和基于交通状态相似性的时间段取交集得到适合进行绿波协调控制的初始绿波协调时段和协调方式。

对初始绿波协调时段进行合理性判定，根据路口主流向流量在总流量中的占比来判断是否适合绿波协调控制：

以一天为单位，取出初始绿波协调时段中路口A、路口B每个时间步长的总流量以及主流量流量。

对于相邻路口为东西相邻的路口A和路口B，计算路口主流向流量在总流量中的占比：若协调方式为双向绿波协调，计算路口A的主流向流量在路口A总流量的占比，以及路口B的主流量流量在路口B总流量中的占比，是否都大于比例阈值(设定为30％)；

若协调方式为东向西单向绿波协调，计算路口A的西进口直行流量在路口A总流量的占比，以及路口B的西进口直行流量在路口B总流量的占比，是否大于比例阈值(设定为30％)；若协调方式为西向东单向绿波协调，计算路口A的东进口直行流量在路口A总流量的占比，以及路口B的东进口直行流量在路口B总流量的占比，是否大于比例阈值(设定为30％)。

对于相邻路口为南北相邻的路口A和路口B，计算路口主流向流量在总流量中的占比：若协调方式为双向绿波协调，计算路口A的主流向流量在路口A总流量的占比，以及路口B的主流量流量在路口B总流量中的占比，是否都大于比例阈值(设定为30％)；

若协调方式为北向南单向绿波协调，计算路口A的南进口直行流量在路口A总流量的占比，以及路口B的南进口直行流量在路口B总流量的占比，是否大于比例阈值(设定为30％)；若协调方式为南向北单向绿波协调，计算路口A的北进口直行流量在路口A总流量的占比，以及路口B的北进口直行流量在路口B总流量的占比，是否大于比例阈值(设定为30％)

重复以上步骤，将数据扩展至一周，验证判定时间的合理性(如果工作日大于等于三天、所有非工作日计算的占比均超过30％，判断该时段适合绿波协调控制)。得到初始绿波协调时段进行合理性判定后的有效绿波协调时段以及对应的协调方式。

上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，包括：

计算任一路口适合进行绿波协调控制的备选时段；

选择适合进行绿波协调控制的相邻的路口A和路口B，根据各路口的备选时段得到相邻路口的绿波调控候选时段集；

基于绿波调控候选时段集，结合流量和交通状态相似性计算相邻路口的初始绿波协调时段和对应的协调方式；

对初始绿波协调时段进行合理性判定，得到有效绿波协调时段和协调方式。

2.根据权利要求1所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，所述选择适合进行绿波协调控制的相邻的路口A和路口B的过程包括：

筛选出相邻路口距离影响系数F大于等于设定系数阈值的相邻路口；

F＝(a+b-L)/b，其中a为第一距离阈值，b为第二距离阈值且大于a，L为相邻路口之间的距离。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，所述绿波调控候选时段集，由路口A的备选时段和路口B的备选时段求并集得到；

基于绿波调控候选时段集，根据路口流量的主流向确定绿波协调时段和对应的协调方式；

根据相邻路口的交通状态相似性计算适合绿波协调的时间段，与基于流量的绿波协调时段取交集得到初始绿波协调时段和对应的协调方式。

4.根据权利要求3所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，所述确定绿波协调时段和对应的协调方式的过程包括：

统计每个时间步长下路口各流向的流量；取流量最大值对应的流向为路口的主流向；

判断路口A和路口B的主流向以及相邻关系为南北向或东西向：

若两路口主流向相同，且与相邻关系平行，则为主流向方向的单向绿波协调控制的时段；

若两路口主流向相反，且与相邻关系平行，则为相邻关系方向的双向绿波协调控制的时段；

若两路口主流向垂直，则为与相邻关系平行的主流向方向的单向绿波协调控制的时段。

5.根据权利要求4所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，所述确定绿波协调时段和对应的协调方式的过程还包括：

获取一个测试周期内的流量数据得到每天每个时段对应的协调方式；

当某个时段在一个测试周期内，有一半以上的工作日天数以及所有非工作日天数都有相同的协调方式时，输出该绿波协调时段和对应的协调方式。

6.根据权利要求3所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，所述根据相邻路口的交通状态相似性计算适合绿波协调的时间段的过程包括：

获取相邻的路口A和路口B在每个时间步长的总流量，并将总流量数据转化为时间序列的总流量数组；

采用动态时间规整的方法计算路口A的总流量数组和路口B的总流量数组之间的相似度，相似度小于设定相似度阈值的时段为适合绿波协调的时间段。

7.根据权利要求4或5或6所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，所述对初始绿波协调时段进行合理性判定的过程包括：

获取初始绿波协调时段中路口A和路口B在每个时间步长的总流量和主流向流量；

计算路口A的主流向流量在其总流量中的占比，计算路口B的主流向流量在其总流量中的占比；

筛选出初始绿波协调时段中，占比数据满足合理性判定要求的时段作为有效绿波协调时段。

8.根据权利要求1或2或4或5或6所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，所述计算任一路口适合进行绿波协调控制的备选时段的过程包括：

当路口的某个时段在一个测试周期内，有一半以上的工作日天数以及所有非工作日天数都检测到溢出结果时，输出该时段加入到基于路口溢出的第一备选时段中；

计算基于路口流量的第二备选时段，与第一备选时段求并集得到适合进行绿波协调控制的备选时段。

9.根据权利要求8所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，所述计算基于路口流量的第二备选时段的过程包括：

确定目标路口的平峰和高峰时间段，设定对应的车道流量阈值；

计算路口各流向中流量最大的车道对应的流量数据，并以此计算该流向下的小时平均车道流量；将小时平均车道流量大于对应的车道流量阈值的时段加入到第二备选时段中。

10.根据权利要求1或2或4或5或6或8所述的一种基于路口组的绿波时段协调控制方法，其特征在于，对于处于同一行驶方向上的N个路口间的绿波时段协调控制方法，以任意相邻两路口为一组得到N-1组相邻路口组，计算每一个相邻路口组的有效绿波协调时段和协调方式并汇总后得到多路口的滤波协调时段和协调方法。