基于感应控制模式的交叉口信号协调控制优化方法
【专利摘要】本发明提供一种城市道路的交通信号协调控制方法，属于智能交通信号系统控制【技术领域】。本发明方法包括：结合感应控制的灵活性等特点和线协调控制原理，提出了一种基于感应控制模式的交叉口信号协调控制优化方法，给出了相位切换方法和优化方法。本发明方法能够实时响应各个路口各个相位的车辆到达信息，并依据协调相位运行时间、非协调相位运行时间和相位差来确定相位间的切换方法；该方法可用于城市道路线协调控制，相对于传统的绿波带控制具有节省绿灯时间、减少车辆排队长度和提高道路通行能力等优点。
【专利说明】基于感应控制模式的交叉口信号协调控制优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明提供一种城市道路的交通信号协调控制方法，属于智能交通信号系统控制
【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 城市交通信号感应控制是一种非常重要的交通信号控制模式，在交通流量非饱和 状态下，对单个路口来说，采取感应控制时，某个方向有车辆通过需求时就是绿灯，无车辆 通过需求即变为红灯，好像信号灯"长眼" 了一样，所以，目前在国内外中小城市感应控制被 广泛研究和应用。但是感应控制也存在相当大的弊端，其仅仅适用于交通流量不大的单路 口进行信号控制，缺乏上下游路口的互动，无法进行协调控制。交通信号协调控制是国内外 众多城市所采取的控制模式，尤其是"绿波带"控制模式，在协调控制模式下，车辆可连续通 过路口，减少停车次数和延误，深受欢迎。但是，协调控制模式下，非协调相位的时间通常是 固定的，在非协调相位无车辆需求时通常也会给予绿灯，无法像感应控制一样根据车辆需 求进行相位的切换。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有交通信号控制方法的不足，提出了基于感应控制模式的交叉口 信号协调控制优化方法。本发明结合感应控制的灵活性等特点和线协调控制原理，提出了 一种基于感应控制模式的交叉口信号协调控制优化方法，给出了相位切换方法和优化方 法。本发明的方法能够实时响应各个路口各个相位的车辆到达信息，并依据协调相位运行 时间、非协调相位运行时间和相位差来确定相位间的切换方法具体采用如下技术方案：该 方法包括如下步骤：
[0004] 步骤1 :基准路口开始运行协调相位PHl，如果OfTseti彡ki，则执行步骤2 ;如果 OfTsetiAi,则执行步骤7 ;其中Offseti为协调路口 i相位差优化值，ki为路口 i的优化偏 差系数；
[0005] 步骤2 :判断路口 i是否正在运行协调相位PHl，如果是，则执行步骤3 ;如果否， 则执行步骤4 ;
[0006] 步骤3 :如果A t彡Xi，待协调相位PHl运行至Minphl，相位绿灯通行权切换至非 协调相位PH2,给予非协调相位PH2绿灯时间至Minph2 ;相位绿灯通行权切换至非协调相位 PH3,给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3 ;然后相位绿灯通行权切换至协调相位PH1，；如 果A t>Xi，相位绿灯通行权继续保持在PHl ; A t为OfTseti距所有相位运行至最小绿灯时 间所差时间，Xi为协调相位上的车辆行驶1/4路段的平均旅行时间，Minphl、Min ph2、Minph3分 别为相位PHI、PH2、PH3最小绿灯时间；
[0007] 步骤4 :判断路口 i是否正在运行非协调相位PH2,如果是，则执行步骤5 ;如果否， 则执行步骤6 ;
[0008] 步骤5 :给予非协调相位PH2绿灯时间至Minph2，检测相位非协调相位PH3是否有 车辆需求，如果有车辆需求，相位绿灯通行权切换至非协调相位PH3,运行步骤6 ;否则相位 绿灯通行权切换至协调相位PHl ;
[0009] 步骤6 :给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3，相位绿灯通行权切换至协调相位 PHl ；
[0010] 步骤7 :判断路口 i是否正在运行协调相位PH1，如果是则执行步骤8 ;如果否则执 行步骤9 ;
[0011] 步骤8 :待协调相位PHl运行至Minphl，相位绿灯通行权非协调相位PH2,给予非协 调相位PH2绿灯时间至Minph2，然后判断PH2相位车辆检测需求，如果检测到有车辆需求， 运行单位绿延长时间Extph2，直到Max' ph2 ;如果无车辆需求，相位绿灯通行权非协调相位 PH3,给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3，然后判断PH3相位车辆检测需求，如果检测到 有车辆需求，运行单位绿延长时间Extph3，直到Max' ph3，如果无车辆需求，相位绿灯通行权 协调相位PH1，Max' ph2、Max' ph3分别为调整后的相位PH2、PH3所执行的最大绿灯时间；
[0012] 步骤9 :判断路口 i是否正在运行非协调相位PH2,如果是则执行步骤10 ;如果否 则执行步骤11 ;
[0013] 步骤10 :给予非协调相位PH2绿灯时间至Minph2，然后判断PH2相位车辆检测需 求,如果检测到有车辆需求,运行单位绿延长时间Extph2，直到Max' ph2 ;如果无车辆需求， 相位绿灯通行权非协调相位PH3,给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3，然后判断PH3相 位车辆检测需求，如果检测到有车辆需求，运行单位绿延长时间Extph3，直到Max' ph3，如果 无车辆需求，相位绿灯通行权非协调相位PHl ;
[0014] 步骤11 :给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3，然后判断PH3相位车辆检测需 求，如果检测到有车辆需求，运行单位绿延长时间Extph3，直到OfTseti-Min ph3，如果无车辆 需求，相位绿灯通行权协调相位PHl。
[0015] 优选地，在基准路口运行协调相位后，协调路口 i在某个指定的时刻&运行路口 i 的协调相位，此指定时刻&的确定方法如下：
[0016] 心=Offseti ?Offsetiiki ;
[0017] Ici=Minpl^MinphP
[0018] 优选地，所述最小绿灯时间确定方法如下： _9] Gmin = Max [Gmin v, Gmin p]
[0020] Gmin v = Slagv+ht X Integer (L/S)
【权利要求】
1. 基于感应控制模式的交叉口信号协调控制优化方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :基准路口开始运行协调相位PH1，如果OfTseti彡kp则执行步骤2 ;如果 OfTsetiAi,则执行步骤7 ;其中Offseti为协调路口 i相位差优化值，ki为路口 i的优化偏 差系数； 步骤2:判断路口 i是否正在运行协调相位PH1，如果是，则执行步骤3;如果否，则执 行步骤4 ; 步骤3 :如果A t彡Xi，待协调相位PHl运行至Minphl，相位绿灯通行权切换至非协调 相位PH2,给予非协调相位PH2绿灯时间至Minph2 ;相位绿灯通行权切换至非协调相位PH3， 给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3 ;然后相位绿灯通行权切换至协调相位PHl ;如果 A t>Xi，相位绿灯通行权继续保持在PHl ; A t为OfTseti距所有相位运行至最小绿灯时间所 差时间，Xi为协调相位上的车辆行驶1/4路段的平均旅行时间，Minphl、Minph2、Min ph3分别为 相位PHI、PH2、PH3最小绿灯时间； 步骤4 :判断路口 i是否正在运行非协调相位PH2,如果是，则执行步骤5 ;如果否，则执 行步骤6 ; 步骤5 :给予非协调相位PH2绿灯时间至Minph2，检测相位非协调相位PH3是否有车辆 需求，如果有车辆需求，相位绿灯通行权切换至非协调相位PH3,运行步骤6 ;否则相位绿灯 通行权切换至协调相位PHl ; 步骤6 :给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3，相位绿灯通行权切换至协调相位PHl ; 步骤7 :判断路口 i是否正在运行协调相位PHl，如果是则执行步骤8 ;如果否则执行步 骤9 ; 步骤8 :待协调相位PHl运行至Minphl，相位绿灯通行权非协调相位PH2,给予非协调相 位PH2绿灯时间至Minph2，然后判断PH2相位车辆检测需求，如果检测到有车辆需求，运行单 位绿延长时间Extph2，直到Max' ph2 ;如果无车辆需求，相位绿灯通行权非协调相位PH3,给 予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3，然后判断PH3相位车辆检测需求，如果检测到有车辆 需求,运行单位绿延长时间Extph3，直到Max' ph3，如果无车辆需求，相位绿灯通行权协调相 位PH1，Max' ph2、Max' ph3分别为调整后的相位PH2、PH3所执行的最大绿灯时间； 步骤9 :判断路口 i是否正在运行非协调相位PH2,如果是则执行步骤10 ;如果否则执 行步骤11 ; 步骤10 :给予非协调相位PH2绿灯时间至Minph2，然后判断PH2相位车辆检测需求，如 果检测到有车辆需求,运行单位绿延长时间Extph2，直到Max' ph2 ;如果无车辆需求，相位绿 灯通行权非协调相位PH3,给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3，然后判断PH3相位车辆 检测需求,如果检测到有车辆需求,运行单位绿延长时间Extph3，直到Max' ph3，如果无车辆 需求,相位绿灯通行权非协调相位PHl ; 步骤11 :给予非协调相位PH3绿灯时间至Minph3，然后判断PH3相位车辆检测需求，如 果检测到有车辆需求，运行单位绿延长时间Extph3，直到OfTseti-Minph3，如果无车辆需求， 相位绿灯通行权协调相位PHl。
2. 根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，在基准路口运行协调相位后，协调路口 i在某个指定的时刻h运行路口 i的协调相位，此指定时刻&的确定方法如下： h = Offseti ?Offsetiiki ; ki = Minph2+Minph3。
3. 根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述最小绿灯时间确定方法如下： Gmin 一 Max [Gmin v, Gmin p] Gmin v = siagv+ht X Integer (L/S)
其中：Gmin为相位最小绿灯时间；Gminv为机动车最小绿灯时间；Gminp为行人过街安全时 间；SlagvS车辆起始延误时间；ht为车头时距；L为车辆检测器到停车线的距离；S为检测器 到停车线停车区间的停车间距；Slagp为行人起始延误时间；w为行人过街宽度；Vp为行人过 街速度；tg为绿灯间隔时间。
4. 根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述最大绿灯时间确定方法如下：
其中，Gmax为相位最大绿灯时间；CV为关键相位流率，单位为辆/h ;CS为关键相位的交 通量之和，单位为辆/h ;RS为参考总流量,单位为辆/h ;C为周期长度；1为每周期的绿灯损 失时间。
5. 根据前述权利要求所述的方法，其特征在于， At = (Minphl-tphl+ki)-Offseti
Ii为协调路口 i距上游路口的距离；Vi为平均车速；tphl为相位PHl已经运行的时间； triPi为协调路口 i距上游路口的平均旅行时间；
Maxph2、Maxph3分别为路口 i非协调相位PH2、PH3的最大绿灯时间，最大绿灯时间指相位 时间进行延伸时可达到的最大时间值。
6. 根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，单位绿延长时间Ext确定方法为： Ext = k〇XMax[pt, ht] Pt = LZvi ht为车头时距；L为车辆检测器到停车线的距离，Vi为平均车速，所以pt为车辆从被检 测到通过停车线的时间；1?为加权系数。
【文档编号】G08G1/08GK104332062SQ201410589947
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】陈兆盟, 张海波, 王志建, 唐少虎, 王力, 刘小明, 李颖宏 申请人:北方工业大学