基于车辆位置的动态信号灯控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通信号灯控制领域，特别是涉及基于车辆位置的动态信号灯控制方法。
【背景技术】
[0002]目前的信号灯控制可以大致分为两类:固定配时和动态配时。
[0003]固定配时是在不同的时间段，采用预先采集到的车流量分布信息进行配时优化，根据优化结果给各交叉口信号灯预先分配好各相位时间及相位差。这种控制策略比较典型且应用广泛的是由英国道路和运输研宄所(TRRL) 1968年研发的TRANSYT系统。TRANSYT系统的核心组成部分包括交通模型和优化方法，通过反复试算，最终确定出最佳配时。
[0004]随着车辆检测设备的应用，越来越多的动态配时策略开始出现。对于单点信号灯控制来说，感应信号灯控制包括全感应信号灯控制和半感应信号灯控制。其主要思想是通过检测器的触发，检测车辆的到达。如果检测有持续车辆到达，则延长当前相位绿灯时间；如果超过一定时间没有车辆到达或达到最大绿灯时间，则当前相位停止增加绿灯时间。目前的感应信号灯控制还是采用的车辆检测器作为触发源。
[0005]SCOOT系统作为一种动态信号灯控制方法的应用，是由英国道路和运输研宄所(TRRL)于1979年研宄成功。SCOOT系统的基本工作原理是:检测器实时地检测交通信息，通过通信线路可以将检测信息实时地传输给在线计算机，在线计算机中的SCOOT软件，根据已知的路网数据、当前的配时方案及交通流的实时检测数据等，对配时方案进行优化，并实时地将优化后的配时方案传送给交叉口信号机。另外一种比较著名的自适应交通信号控制系统是由澳大利亚新南威尔士道路和交通局(RTA)于20世纪70年代末研制成功的SCAT系统。SCAT系统采用的策略是使用安装在停车线附近的检测器来测量饱和度，系统根据各子系统的饱和度采用6s作为步长对子系统内的公共周期进行更新。除此之外，利用感应机制进行信号灯控制系统还有RHODES和M0DERAT0等。
[0006]通过以上描述可以看出，固定信号灯控制很明显的缺点是不能根据实时地交通状况进行调整；感应信号控制的缺点是主要依赖车辆检测器，使用成本高。
[0007]随着浮动车的推广及其他移动设备的应用，获取车辆的实时位置的技术也愈加成熟，然而将车辆实时位置应用到信号灯控制的研宄或发明鲜有出现。目前利用浮动车数据进行交通信号灯控制的可查到文献和专利信息有以下方面:
[0008](I)基于排队长度的信号灯时间分配
[0009]Dr Simon Box等人通过实验，研宄了利用浮动车位置计算排队长度和建立各车道车辆速度和距离的线性函数两种策略的效果，研宄结果说明了两种策略均比线圈控制效果更好。Yasushi NAGASHIMA等人研宄了采用检测器和浮动车数据结合的方法估算排队长度并进行信号灯控制。此外，还有其他一些利用浮动车数据估算排队长的论文和专利，但其差异主要是体现在估算精度的差异。将排队长度应用到信号灯控制的策略主要还是将排队长度作为参数进行计算，分配相应的绿信比和周期长度。单纯采用排队长度进行信号灯控制的缺点一是排队车辆并不能完全反映后面车流量大小，二是存在滞后效应。
[0010](2)根据浮动车数据评价交通流状况的信号灯控制
[0011]Hong Tan VAN等人研宄了利用公交车浮动数据评估交通流状况从而进行信号灯分配。Qing He等人用类似于排队长度的估计方法估算出移动车流的长度，将排队长度和车流长度等参数的线性组合作为评估依据，控制信号灯时间。前者的缺点是公交车比例有限，估计误差较大，优化效果不明显。后者的缺点是采用混合整数规划的求解使得运算时间较长，对信号灯的实时控制有较大影响。
【发明内容】
[0012]本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于车辆位置的动态信号灯控制方法，消除了对车辆检测器的依赖，使用车辆位置数据进行控制，且实际控制效果好。
[0013]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0014]一种基于车辆位置的动态信号灯控制方法，包括以下步骤:
[0015]a.在一个信号灯相位开始时，获取当前停止车辆的位置数据，根据当前停止车辆的位置数据确定排队长度；
[0016]b.根据所述排队长度确定当前停止车辆全部通过所需的绿灯时间，如果所需的绿灯时间不小于最大绿灯时间，则当运行到最大绿灯时间时，停止当前相位的绿灯分配；
[0017]c.如果所需的绿灯时间小于最大绿灯时间，则当运行到停止车辆全部通过所需的绿灯时间结束时，获取离该信号灯停止线最近的浮动车辆到该信号灯停止线的距离，如果距离不大于第一设定阈值，则在不超出最大绿灯时间的前提下增加绿灯时间以保证该浮动车辆通过，如果距离大于第一设定阈值，则停止当前相位的绿灯分配；
[0018]d.从离该信号灯停止线最近的浮动车辆起，依次获取后续前后相邻的两辆浮动车辆之间的距离，如果距离不大于第二设定阈值，则在不超出最大绿灯时间的前提下进一步增加绿灯时间以保证后一辆浮动车辆通过，一旦距离大于第二设定阈值，则在增加的绿灯时间结束时停止当前相位的绿灯分配。
[0019]步骤c和步骤d中，“在不超出最大绿灯时间的前提下”的含义是指，一旦达到了最大绿灯时间，即停止当前相位的绿灯分配。步骤d中，“后一辆浮动车辆”并非特指，而是针对每相邻的两辆车辆相对而言的，“后一辆浮动车辆”相对于与其相邻的后一车辆来说即前一辆车。
[0020]进一步地:
[0021]前后相邻的两辆浮动车辆是在当前相位的同一条车道上的车辆。
[0022]所述方法还包括对车辆提供的转向信息进行获取，在确定前后相邻的两辆浮动车辆时剔除要转向的车辆。
[0023]所述第一设定阈值与所述第二设定阈值相等或不相等。
[0024]通过采集车辆的定位数据如GPS、北斗定位数据获取车辆的位置数据。
[0025]对信号灯下一相位的选择根据当前各相位对应车道上的浮动车数量和/或预定的相位优先原则进行选择。
[0026]步骤d中，对一个信号灯相位可通过的浮动车辆的数量设置上限阈值，达到上限阈值时即停止当前相位的绿灯分配。
[0027]一种基于车辆位置的动态信号灯控制方法，包括以下步骤:
[0028]a.在一个信号灯相位开始时，获取当前停止车辆的位置数据；
[0029]b.如果所述停止车辆通过时达到最大绿灯时间，则停止当前相位的绿灯分配；
[0030]c.如果所述停止车辆全部通过完毕时未达到最大绿灯时间，则获取离该信号灯停止线最近的浮动车辆到该信号灯停止线的距离，如果距离不大于第一设定阈值，则在不超出最大绿灯时间的前提下增加绿灯时间以保证该浮动车辆通过，如果距离大于第一设定阈值，则停止当前相位的绿灯分配；
[0031]d.从离该信号灯停止线最近的浮动车辆起，依次获取后续前后相邻的两辆浮动车辆之间的距离，如果距离不大于第二设定阈值，则在不超出最大绿灯时间的前提下进一步增加绿灯时间以保证后一辆浮动车辆通过，一旦距离大于第二设定阈值，则在增加的绿灯时间结束时停止当前相位的绿灯分配。
[0032]进一步地:
[0033]前后相邻的两辆浮动车辆是在当前相位的同一条车道上的车辆。
[0034]所述方法还包括对车辆提供的转向信息进行获取，在确定前后相邻的两辆浮动车辆时剔除要转向的车辆。
[0035]所述第一设定阈值与所述第二设定阈值相等或不相等。
[0036]通过采集车辆的定位数据如GPS、北斗定位数据获取车辆的位置数据。
[0037]对信号灯下一相位的选择根据当前各相位对应车道上的浮动车数量和/或预定的相位优先原则进行选择。
[0038]步骤d中，对一个信号灯相位可通过的浮动车辆的数量设置上限阈值，达到上限阈值时即停止当前相位的绿灯分配。