一種區域協調交通控制方法技術

本發明專利技術涉及交通控制領域，尤其涉及區域協調交通控制方法。一種區域協調交通控制方法，該區域協調交通控制方法中所述的區域是五交叉口區域，控制方法是通過檢測器數據采集，數據庫數據存儲以及計算機數據處理，最后進行動態的交通信號區域協調控制，即輸出并控制各個交通燈的紅綠燈亮燈時刻。這種控制方案的優點是：優化通車時間、通車效率高，應用效果好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及交通控制領域，尤其涉及區域協調交通控制方法。
技術介紹
在進入90年代之后，隨著計算機技術和自動控制技術的發展，以及交通流理論的不斷發展完善，城市交通控制開始向信息化、智能化方向發展，即采用計算機(路口計算機、區域主計算機和控制中心計算機)聯網控制，根據交叉口的實時交通流量，通過研制的交通模型和軟件確定交叉口紅綠燈配時方案，實現整個交通路網的配時優化，目前已經形成了多種城市智能交通控制系統，如在實踐中廣泛應用的SCOOT系統、SCATS系統。通過對我國城市交通現狀的研究，發現造成交通擁堵的原因是多方面的，有道路系統本身的原因，也有交通管理和控制以及城市土地利用開發等方面的原因，而交叉口作為道路網中交通通行能力的“咽喉”，交通行為更為復雜，易遭受到交通環境、人流、車流的影響，是交通阻塞和事故的多發地，成為影響城市道路通行能力的“瓶頸”。我們需要一種以交叉口為基本單位的區域控制方法，來協調控制各個交叉口的紅綠燈。目前在交通控制領域也產生了很多控制方法，但大多都過于簡單機械。比如，通過理想狀態下對通車環路進行約束，這種環路約束僅僅對理想通車狀態下的計算機數據處理，沒有前提和制約，常會導致環路周邊和下游車流通車極其不合理，因此對環路約束缺乏綜合處理，也是導致沒有高效可用的區域交通控制方法的一大原因。區域交通控制應當是動態和靜態結合的，針對不同種類區域做特定計算的，現實生活中區域非常多，不可能通過一種通用方法一次性解決所有復雜的區域交通控制問題并帶來很好的效果。因此有必要對區域分類，比如一種如圖I所示的五交叉口的區域，就是現實道路中存在非常廣泛的區域。該區域由多條車道連接五個交叉口組成，每個交叉口是由兩條車道相互垂直交叉構成的十字交叉口，其中十字交叉口規則排列，現有交通控制領域對單交叉口的控制方案枚不勝舉，但對區域交通的控制方案卻非常少，尤其是針對上述這類五交叉口的區域。除此之外，現有的交通控制方法基本上都是通過計算機計算出綠燈時間間隔，然后輸至交通信號燈中，再考慮到合理性，即綠燈時間不會選擇少于10秒，也不會大于60秒，因此無論如何控制，在考慮到現在合理性因素方面，綠燈時間范圍一般在10-60秒之間。因此交通控制方法就是在綠燈時間范圍一般在10-60秒之間的范圍內進行進一步約束，使之合理。現有的綠燈時間的取值范圍一般在10-60秒之間計算出的一個平均值來優化，該平均值固定不變，不隨車流量、左轉率燈因素變化，這種控制方法考慮因素少，是靜態的控制方法，沒有考慮動態變化的通車因素，即沒有合理利用動態的通車數據作進一步優化，導致通車效率并不高。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供，該交通控制方法通過交通信號燈控制并優化通車時間，提高區域的通車效率。本專利技術解決上述技術問題，采用以下技術方案，所述區域由多條車道連接五個交叉口組成，每個交叉口是由兩條車道相互垂直交叉構成的十字交叉口，其中四十字交叉口規則排列，車道連接四個十字交叉口形成井字形的第一控制子區域；另一個交叉口處在其中一條車道的直線延伸段，該交叉口中相互垂直的兩個路口分別連接上游兩組平行車道上的兩個交叉口，另一個交叉口通過車道與其上游兩組平行車道上的兩個交叉口相連形成第二控制子區域；十字交叉口的四個延伸方向分別用A、C、B和D代表，十字交叉口的交叉中心用O代表；所述十字交叉口中相互垂直交叉的兩條車道均是來回雙行車道，其中一條車道是由A經過O直行向B或由B經過O直行向A的來回雙行車道，另一條與其垂直的車道是由C經過O直行向D或由D經過O直行向C的來回雙行車道；每個交叉口有8個車輛行駛的有效控制方向，分別用數字I表示B駛向O處左轉駛向D的控制方向，用數字2表示A經過O處直行駛向B的控制方向， 用數字3表示D駛向O處左轉駛向A的控制方向，用數字4表示C經過O處直行駛向D的控制方向，用數字5表示A駛向O處左轉駛向C的控制方向，用數字6表示B經過O處直行駛向A的控制方向，用數字7表示C駛向O處直行駛向B的控制方向，用數字8表示D經過O處直行駛向C的控制方向，上述8個控制方向在控制領域分別對應8個相位，第I相位、第2相位、第3相位、第4相位、第5相位、第6相位、第7相位和第8相位分別與上述1、2、3、4、5、6、7和8對應；該協調交通控制方法所需硬件包括多個檢測器、多臺交通信號控制機、區域協調控制數據庫服務器、區域協調控制計算機、交通信號燈；該協調交通控制方法的控制步驟如下(一)將多個檢測器安裝分別在上述五個交叉口處，安裝在交叉口處的檢測器對各時段交通數據的采集，將采集到的交通數據發送到交通信號控制機，交通信號控制機連接每個交叉口處的紅綠燈；(二)交通信號控制機通過以太網或者GPRS網絡將交通數據上傳到控制中心的區域協調控制數據庫服務器；(三)位于控制中心的區域協調控制計算機提取數據庫服務器中的交通數據進行處理及預測；根據采集各個時間段的交通流量數據，計算各相位的交通需求，即流率，流率的計算步驟如下①先通過各交叉口的檢測器檢測出停車線處的車頭時距；②將采集各個時間段的交通流量數據進行處理，計算出車頭時距，采用h表示平均車頭時距；③采用V表示交通需求，即流率，通過下述公式計算出流率V = 3600— H f上述①中的車頭時距是指在汽車開動時，相鄰兩車車頭之間的時間間距；其中Vi的含義是第i e {1，2，...，8}相位的交通需求，即第i相位的流率；④檢測并計算出各個交叉口相位的飽和流率，飽和流率用s表示；步驟(一) (三)采集并計算得到的數據包括各個相位差數據、相鄰交叉口之間的旅程時間數據、正負方向綠波帶中心到各個相位綠燈開始的時間距離、各相位的流率以及飽和流率數據；(四)將(三)中所計算出的各個相位的流率以及飽和流率數據輸入至區域協調控制計算機，區域協調控制計算機再將各個時刻的動態流率和飽和流率數據進行處理，輸出每個交叉口的最大綠燈時間，最大綠燈時間用gmax表示，每個交叉口的最大綠燈時間gmax具體包括第I相位和第5相位、第2相位和第6相位、第3相位和第7相位以及第4相位和第8相位的最大綠燈時間；(五)對上述最大綠燈時間進行約束，約束條件是若10 < gmax ( 60，則取值gmax ;若gmax小于10秒，則取10秒；若gmax大于60秒，則取60秒； (六)確定區域其中一交叉口為參考交叉口，將步驟(三)中檢測并計算所得的數據輸入至區域協調控制計算機進行數據處理，得出子區域內各個交叉口與參考交叉口之間的相位差，根據計算得到的相位差，確定區域中交叉口協調相位的周期起始時間；將各個交叉口的周期起始時間信息和各最大綠燈時間信息傳遞到路口的交通信號控制機內，交通信號控制機根據周期起始時間和最大綠燈時間，進行動態的交通信號區域協調控制，即輸出并控制各個交通燈的紅綠燈亮燈時刻。進一步地，所述步驟(四)中各個的最大綠燈時間通過下述方法處理得出c—XdLXd， i=i U sM J—臟 max(v1；v5)gl+s ' ^ . 、l hLmax(H) T=I ■ — rmx(v2,v6)+ , 、〖 h /=1 max (v3，v7)&+7—f ( (C ￡)， /=1 一腿腿(Vs) (T)私―s-+{ ), 2,m本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種區域協調交通控制方法，其特征在于：所述區域由多條車道連接五個交叉口組成，每個交叉口是由兩條車道相互垂直交叉構成的十字交叉口，其中四十字交叉口規則排列，車道連接四個十字交叉口形成井字形的第一控制子區域；另一個交叉口處在其中一條車道的直線延伸段，該交叉口中相互垂直的兩個路口分別連接上游兩組平行車道上的兩個交叉口，另一個交叉口通過車道與其上游兩組平行車道上的兩個交叉口相連形成第二控制子區域；十字交叉口的四個延伸方向分別用A、C、B和D代表，十字交叉口的交叉中心用O代表；所述十字交叉口中相互垂直交叉的兩條車道均是來回雙行車道，其中一條車道是由A經過O直行向B或由B經過O直行向A的來回雙行車道，另一條與其垂直的車道是由C經過O直行向D或由D經過O直行向C的來回雙行車道；每個交叉口有8個車輛行駛的有效控制方向，分別：用數字1表示B駛向O處左轉駛向D的控制方向，用數字2表示A經過O處直行駛向B的控制方向，用數字3表示D駛向O處左轉駛向A的控制方向，用數字4表示C經過O處直行駛向D的控制方向，用數字5表示A駛向O處左轉駛向C的控制方向，用數字6表示B經過O處直行駛向A的控制方向，用數字7表示C駛向O處直行駛向B的控制方向，用數字8表示D經過O處直行駛向C的控制方向，上述8個控制方向在控制領域分別對應8個相位，第1相位、第2相位、第3相位、第4相位、第5相位、第6相位、第7相位和第8相位分別與上述1、2、3、4、5、6、7和8對應；該協調交通控制方法所需硬件包括多個檢測器、多臺交通信號控制機、區域協調控制數據庫服務器、區域協調控制計算機、交通信號燈；該協調交通控制方法的控制步驟如下：（一）將多個檢測器安裝分別在上述五個交叉口處，安裝在交叉口處的檢測器對各時段交通數據的采集，將采集到的交通數據發送到交通信號控制機，交通信號控制機連接每個交叉口處的紅綠燈；（二）交通信號控制機通過以太網或者GPRS網絡將交通數據上傳到控制中心的區域協調控制數據庫服務器；（三）位于控制中心的區域協調控制計算機提取數據庫服務器中的交通數據進行處理及預測；根據采集各個時間段的交通流量數據，計算各相位的交通需求，即流率，流率的計算步驟如下：①先通過各交叉口的檢測器檢測出停車線處的車頭時距；②將采集各個時間段的交通流量數據進行處理，計算出車頭時距，采用h表示平均車頭時距；③采用v表示交通需求，即流率，通過下述公式計算出流率：v=36001h,上述①中的車頭時距是指在汽車開動時，相鄰兩車車頭之間的時間間距；其中vi的含義是第i∈{1,2，...，8}相位的交通需求，即第i相位的流率；④檢測并計算出各個交叉口相位的飽和流率，飽和流率用s表示；步驟（一）～（三）采集并計算得到的數據包括：各個相位差數據、相鄰交叉口之間的旅程時間數據、正負方向綠波帶中心到各個相位綠燈開始的時間距離、各相位的流率以及飽和流率數據；（四）將（三）中所計算出的各個相位的流率以及飽和流率數據輸入至區域協調控制計算機，區域協調控制計算機再將各個時刻的動態流率和飽和流率數據進行處理，輸出每個交叉口的最大綠燈時間，最大綠燈時間用gmax表示，每個交叉口的最大綠燈時間gmax具體包括第1相位和第5相位、第2相位和第6相位、第3相位和第7相位以及第4相位和第8相位的最大綠燈時間；（五）對上述最大綠燈時間進行約束，約束條件是：若10≤gmax≤60，則取值gmax；若gmax小于10秒，則取10秒；若gmax大于60秒，則取60秒；（六）確定區域其中一交叉口為參考交叉口，將步驟（三）中檢測并計算所得的數據輸入至區域協調控制計算機進行數據處理，得出子區域內各個交叉口與參考交叉口之間的相位差，根據計算得到的相位差，確定區域中交叉口協調相位的周期起始時間；將各個交叉口的周期起始時間信息和各最大綠燈時間信息傳遞到路口的交通信號控制機內，交通信號控制機根據周期起始時間和最大綠燈時間，進行動態的交通信號區域協調控制，即輸出并控制各個交通燈的紅綠燈亮燈時刻。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮遠靜，陶沁沁，林峰，張明，陸歡佳，杜方鎖，陳道恩，謝碧鋒，樂浩成，
申請(專利權)人：杭州鼎鵬交通科技有限公司，
類型：發明
國別省市：