交通信号两维绿波模式控制方法与流程

本发明涉及交通信号模式控制领域。具体地说, 是一种在路网整体的两个交叉方向交通信号运行绿波模式的方法。

背景技术：

目前交通信号有两种基本模式：比率模式、绿波模式。比率模式是路网路口各方向车辆通行时间按比率分配，给定信号周期时长，选定一主方向的时长作为分子，而其余的方向均分剩余时间，即，主方向时长/其余方向时长；这样使车辆按其周期被放行、停止。绿波模式部分的解决了这个问题。交通信号绿波是建立在比率模式基础上的，其首先在欲运行绿波模式的MxN个路口构成的四边型、有M列、N行通道路网区域内各路口按比率模式配置好各路口各方向的时间比率后，再加配置以该区域一边缘上各路口向区域内侧一个方向开起首个绿灯作为各自的比率模式周期时间起算点，之后沿各起始点同向通道上各下游路口逐个依次延后各自一个时间差，以使其开启首个绿灯及其比率模式周期刚好而形成的区域一维流向绿灯行波，即，浪涌绿波；只在一个通道运行绿波的称作通道绿波；浪涌绿波就是区域所有同向通道运行的通道绿波。所述的各自延后的时间差之和就构成相应的下游路口绿波时间差，也就是，一个下游路口对其同向通道上游边缘起算点的绿波时间差通常是由它们间各路口间路段的行车用时之和计算确定，以下被称作路口流向通道时间差或简称路口绿波时间差。绿波的目的是使绿波上游路口绿灯放过来的车辆能够在行至下游路口时刚好赶上绿灯开启，使得车流得到一路绿灯，可以使与绿波流向一致的车流大大减少等待；其只能运行平行方向。如果能在同一路网另一个方向也实现绿波，就可以进一步减少车辆对待。

技术实现要素：

本发明的目的是为实现路网整体在两个交叉方向运行绿波，从而进一步车辆减少等待、提高交通效率。

本发明提出了实现上述目的解决方案，具体如下：

一种用于道路交通信号网络及其控制系统的两维绿波模式控制方法，其特征包括步骤:

S1配置比率式信号模式并获取MxN个路口构成的四边型、有M列、N行通道路网区域内各路口间路段行车用时，即，路段长度除以该路段法定车速；

S2计算配置该区域每个路口对于区域一个角上路口的路口绿波时间差，也称作路口两维绿波时间差，是由该路口所在浪涌绿波及其流向，也称主绿波及主绿波流向的路口流向通道时间差，和，一个以所述角上路口作为副绿波起算点的沿着与主绿波流向交叉的绿波流向，也称副绿波流向的、主绿波各起算点路口的路口流向通道时间差，之和构成；

S3操作完成以红灯/无信号两维绿波时间差后，开始运行各自比率模式。

根据本发明所述的两维绿波控制方法的一个方面：所述S1进一步包括： S11前述的行车用时减去法定车速的刹车时间。

根据本发明所述的两维绿波控制方法的一个方面：所述S1进一步包括： S12前述的行车用时减去法定车速的刹车时间和经验获得的等待车辆启动时间两者中较大的。

根据本发明所述的两维绿波控制方法的一个方面：所述S3进一步包括： S31前述的操作完成是将绿波时间差逐秒减至0。

根据本发明所述的两维绿波控制方法的一个方面：所述S3进一步包括： S32前述的操作完成是计时从0开始逐秒加至所设绿波时间。

注1：所述网络的路网节点是多路段汇集而成的路口，由与之对应交通红绿灯信号网络系统控制；注：1）路段指两相邻路口间道路，2）通道指多个串接着的路段及路口，贯穿路网两端的通道称直道。

注2：所述路网范围及特征包括整个信号系统控制着多少路口、如何分布、各路段的长度及行车用时等等；行车用时指车辆按该路段法定时速驶过所用时间；把路网MxN个路口、M列直道和N行直道，记作{M,N}或{(0,0),(M-1,N-1)},其中(,)代表路口坐标；列路段集合记作｛M,N-1｝｛==｝，表示总列数Ｍ，每列直道包括N-1路段，第m列直道路段行车用时集合记作m｛==｝, ==代表(N-1)个列路段；行路段集合记作｛N,M-1｝｛==｝，表示总行数N，每行直道包括M-1路段，第ｎ行直道路段行车用时集合记作n｛==｝，==代表(M-1)个路段行车用时；总路段数至少N*(M-1)+M*(N-1);集合中元素数值代表相应路段的长度、行车用时、修正等；平行相对的各路段不要求绝对平行、等长度。

注3：所述路口流向通道时间差，指一路口与其绿波起算路口沿绿波方向的反方向所有的路口流向通道行车用时集合中各路段行车用时之和，其中的通道行车用时集合，又称路口流向通道行车用时集合，记作d#｛*｝，是引自所述路网列路段{M,N-1}{==}或行路段{N,M-1}{==}集合加入起算路口0行车用时组合而成，d代表绿波流向，可以是东南西或北等，#代表路口坐标（i,j），即，d（i,j）{*}，如北（6，2）{0，==}表示流向北的路网上路口i=6,j=2与反北端起算路口即最南端的路口（6，0）之间的路段行车用时子集合；当通道贯穿路网时，#代表直道序号，如西1{==，0}表示流向西的路网上所有j=1的路口构成的路段行车用时集合，最东端路口是起算路口，其路段行车用时=0，而南4{==,0}则代表南流向i=4通道行车用时集合，最北端路口是起算路口，其行车用时0。

本发明优点如下：5x5路网仿真表明，两维绿波信号使以各方向同流量（各向同性）中流量为特征的交通比用一维绿波模式减少等待可大于15%、比用比率模式减少等待可大于30%，如果与交通流向特征匹配则可更多地减少等待，大大提高交通效率。

附图说明

图1一种两维绿波与其路网示意图；

图2路网结构、信号控制系统与两维绿波时间配置运行示意图；

图3两维绿波控制方法示意图；

附图中的编号索引：

图1：1—路网，2—路口，3—北向7通道绿波，4—西向5通道绿波；

图2：1--网络路口节点编码标识起始点（0，0）是路网的左下角路口，2--{(0,0),(6,4)｝是路网记号，3--路口，4--信号灯，5—行驶车队，6--路口信号控制机，7--互联网，8--中心控制系统，9--两维原点记号Q和小八边形节点坐标（5，0），10--路口间距-行车用时被记作#-#：单位米-秒，按时速45公里计，11--主绿波流向实线箭头指向左-西，第3个发生，记作z3，左边上的z1是正在离开的第1个主绿波，12--第2个副绿波流向，记作f2虚线箭头指向上-北，右下角的f7是刚刚开始的第7个绿波，该副绿波是紧随在主绿波绿灯转换成红灯时而刚好形成；另外，主副绿波流向箭头长度表示估计时长，如f2的长度代表约30秒，z5约20秒。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明一个实施例：

创建一种用于路网如图2路口图2-3、各路口交通车流图2-4由所装直行-左行两相位信号灯图2-5或路口信号控制机图2-6或加配装传感器、通过通信网图2-7由中心控制系统图2-8控制产生、执行两维绿波控制方法如图3。

如图2，路网特征包括起始节点左下角节点路口坐标图2-1（0，0），图2-2{(0,0),(6,4)｝，或路网{7,5},共有35个路口、7条南北通道、5条东西通道,列直道路段行车用时集合｛7，4｝｛==｝、28个南北路段，行直道路段行车用时集合｛5，6｝｛==｝、30个东西路段，#-#注有各路段长度及所需行车用时如图2-10，按实时45公里计，如；路口（5，0）至（6，0）距离150米，行车时间12秒，路口（5，2）至（5，3）距离125米，需时10秒。

如图2，两维绿波特征参数及其设置包括副绿波起算路口（6，0）图2-9，主绿波流向是西，所有z#图2-11，副绿波流向是北所有f#图2-12，主绿波起算点集合是列6｛*｝,主绿波路口流向通道行车用时集合包括：从西0｛*｝至西4｛*｝值为｛10，8，12，10，8，12，0｝，其中最右边的0是加入的该行主绿波起算点的0行车用时，其余6个数值引子{5，6}{==}；副绿波路口流向通道行车用时集合包括：北6｛*｝值为｛0，12，8，10，12｝，其中最左边的0是加入到该列的副绿波起算点0行车用时，其余4个数值引子{7，4}{==}中对应第6列值；考虑到各路段的2个修正作用时间：行车法定速度刹行车用时间2秒（按时速30公里计）和经验获取的3辆等待车队时间均值估计3秒[注1]的作用，可以用两者其中较大的3去减，则，主绿波路口流向通道行车用时集合修正为从西0｛*｝至西4｛*｝值为｛7，5，9，7，5，9，0｝，副绿波路口流向通道行车用时集合修正为：北6｛*｝值为｛0，9，5，7，9｝；各路口本两维绿波时间差=该路口主绿波流向通道绿波时间差+其副绿波路口流向通道绿波时间差，例如，路口（2，3）两维绿波时间差=[9+7+5+9+0]+[0+9+7+5]= 30+21=51，路口（0，4）两维绿波时间差=[7+5+9+7+5+9+0]+[0+9+7+5+9]= 42+30=72，副绿波起算路口（6，0）= [0]+[0]=0。

注1：经验获取的3辆等待车队启动时间均值估计指路口与绿波流向一致的等待绿灯的车队最后一辆车从启动到正常行驶所需时间。

如图2，所述两维绿波控制方法，特征包括步骤：

S1配置默认比率式信号模式：（1）路网所有路口信号主方向=北，周期时长=90秒，绿时比率=1、各方向45秒，直-左相位绿时比率=2、直行相30秒、左行相15秒；（2）并获取7x5个路口构成的四边型、有7列、5行通道路网区域内各路口间路段行车用时，即，路段长度除以该路段法定车速，然后，减去相应刹车时间。

S2计算配置两维绿波时间差：1）设置主副绿波流向，2）计算设置主绿波时间差：计算配置沿其主绿波流向各通道上各路口流向通道绿波时间差，3）设置副绿波时间差：计算配置沿其副绿波方向各主绿波起算路口的路口流向通道绿波时间差，4）计算设置每个路口两维绿波时间差：主绿波各路口流向通道绿波时间差+其通道起算点路口的副绿波路口流向通道绿波时间差。

S3操作完成红灯或无信号两维绿波时间差后，开始运行比率模式：有两维绿波时间差>0，红灯或无信号，减1，等待下秒，直至该时间差=0，则开始执行比率模式。