一种过饱和交通流交叉口排队溢出防控方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及城市交通信号控制领域，具有设及一种过饱和交通流交叉口排队溢出 防控方法。 技术背景
[0002] 随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市的社会、经济、文 化、生活、生产等活动日益频繁，城市道路交通需求迅猛增长，城市机动车保有量的过度增 长使得城市道路空间不堪重负。同时由于道路交通管理与控制技术、手段、设施更新的不及 时，使得城市道路交通需求和交通供给之间的矛盾日益突出，城市道路交通拥挤、拥堵问题 日益成为城市交通的主要问题，衍生出的交通安全、环境污染、经济损失等其他问题，成为 阻碍城市社会经济快速、可持续发展的主要因素。
[0003] 在交通高峰期间，特别是在城市主城区、中屯、商业区等城市区域，由于交叉口距离 短、交通流量大，经常出现上游交叉口排队交通流溢出到上游交叉口，由于上、下游交叉口 交通信号缺乏有效的协调和及时的调整机制，溢出的交通流不能得到有效的抑制和及时的 疏散，使得溢出的交通流阻塞上游交叉口其他通行方向的车流通过交叉口，造成交通流在 交叉口处于混乱、交织的情况，严重降低交叉口的通行能力，使得交通拥挤现象向周边区域 迅速扩展，造成大范围交通拥挤、拥堵。
【发明内容】
[0004] 针对城市主城区、中屯、商业区等交叉口距离短、交通流量大的城市区域在交通高 峰期间经常出现交通流排队溢出的问题，本发明提出了 一种过饱和交通流交叉口排队溢出 防控方法，通过交通信号实现对进入道路路段、离开道路路段的交通流进行控制，实现对交 通流的截流、分流；从控制道路路段的交通流容量入手，防止交叉口交通流排队溢出。
[0005] 本发明的技术解决方案由车辆检测部分和交通信号控制部分组成，其中车辆检测 部分由路段上游检测器和路段下游检测器组成；交通信号控制部分由上游交叉口交通信号 控制器和下游交叉口交通信号控制器组成，如图1所示。交通信号控制器由交通信息采集 模块、排队消散估计模块、起步时距调整模块、绿灯信号优化模块、排队溢出防控模块、交通 信息协调模块等功能模块组成，如图2所示。本发明提出的一种过饱和交通流交叉口排队 溢出防控方法包括W下步骤：
[000引 1)车辆检测部分
[0007] 车辆检测部分由路段上游检测器和路段下游检测器组成，检测器可W是线圈检测 器，也可W是视频检测器或者其他类型的车辆检测器，检测器能够覆盖路段上的所有车道。 路段上游检测器安装在上游交叉口出口处，用于检测进入下游交叉口的当量车辆数；路段 下游检测器安装在下游交叉口停车线处，用于检测离开下游交叉口的当量车辆数。
[000引 2)交通信号控制部分
[0009] 交通信号控制部分由上游交叉口交通信号控制器和下游交叉口交通信号控制器 组成。交通信号控制器由交通信息采集模块、排队消散估计模块、起步时距调整模块、绿灯 信号优化模块、排队溢出防控模块、交通信息协调模块等功能模块组成。其中交通信息采集 模块主要用于提取检测器的流量统计计数，并估算交叉口车道排队车辆数和排队长度；排 队消散估计模块主要用于根据交叉口车道排队情况，估计排队车辆的开始制动时间、通过 交叉口时间W及消散排队交通流所需的绿灯时间；起步时距调整模块主要用于通过估计上 游交叉口第一车辆到达下游交叉口排队交通流队尾的时间和下游交叉口排队交通流队尾 开始制动时间，调整上、下游交叉口交通信号起步时距，实现道路路段运行效益的最大化； 绿灯信号优化模块主要用于从预防交叉口交通流排队溢出和减少排队交通流等待时间两 个方面对交叉口绿灯信号时长进行限制和调整；排队溢出防控模块主要用于对上游交叉口 进入的交通流数量W及上游交叉口直行、左转进行下游交叉口的相位绿灯时长进行限制， W防止下游交叉口排队溢出；交通信息协调模块主要用于将起步时距、上游交叉口直行进 入下游交叉口的相位绿灯信号时长限制、上游交叉口左转进入下游交叉口的相位绿灯信号 时长限制等交通信号设置信息通知上游交叉口交通信号控制器。
【附图说明】
[0010] 图1;一种过饱和交通流交叉口排队溢出防控方法设备布设图
[0011] 图2 ;交通信号控制器功能模块组成图
【具体实施方式】
[0012] 本发明所述的一种过饱和交通流交叉口排队溢出防控方法由车辆检测部分和交 通信号控制部分组成，车辆检测部分主要在于对进入和离开道路路段的车辆进行当量车统 计计数，为交通信号控制进行排队估计、消散估计、信号优化等提供数据依据；过饱和交通 流交叉口排队溢出防控主要通过上、下游交叉口交通信号控制器的交通信号协调控制来进 行，具体工作流程为；
[0013] 1)交通信息采集模块
[0014]当下游交叉口直行方向相位绿灯开始启亮之前的t时间内，下游交叉口交通信号 控制的交通信息采集模块分别从路段上游检测器、路段下游检测器提取当前时刻的流量统 计计数VNu和VND，并估算当前下游交叉口交通流排队长度：
[0017]其中；VN。为当前下游交叉口车道排队车辆数；VNu为当前路段上游检测器的当量 车统计计数；VNd为当前路段下游检测器的当量车统计计数；VN。为路段初始当量车辆数； LNf为路段的车道数；化。为当前下游交叉口交通流车道排队长度；而;为车辆有效长度。
[001引。排队消散估计模块
[0019]在交叉口排队等待绿灯通行的车辆，车辆在排队交通流中的位置不同，其能够开 始制动到W跟驰速度行驶通过交叉口的反应时间不同，即存在滞后反应，从而在一定程度 上存在绿灯损失。排队交通流不同排队位置的车辆能够开始制动的时间为：
[0020]
[002。 其中；VDq(n)为排队交通流中第n辆车制动延误时间；S为反应时间常数；A为 排队位置调整参数；i为自然数。
[0022] 则排队交通流中第n辆车能够顺利通过交叉口所需的时间为：
[0023]
[0024] 其中：VGp(n)为排队交通流中第n辆车顺利通过交叉口所需的时间；为跟驰车 辆的平均速度。
[00巧]则交叉口排队交通流能够完全消散所需的绿灯时间为：
[0026] GN,= VGp(VN,)
[0027] 其中；GN。为交叉口排队交通流能够完全消散所需的绿灯时长。
[0028] 3)起步时距调整模块
[0029] 只有当下游交叉口排队交通流的最后一辆车开始制动前行时，通过上游交叉口绿 灯信号的第一辆车正好到达下游交叉口排队交通流的队尾位置，从而实现道路路段运行效 益的最大化。
[0030] 下游交叉口排队交通流最后一辆车开始制动前行的时间为：
[0031]
[0032] 其中；OSd为下游交叉口排队交通流最后一辆车开始制定前行的时间。
[0033] 上游交叉口第一辆车通过绿灯信号到达下游交叉口排队交通流队尾的时间为：
[0034]
[00巧]其中；OSu为上游交叉口第一辆车到达下游交叉口排队交通流队尾所需的时间； 为上、下有交叉口之间的道路路段长度；Wu为上游交叉口的宽度；唔;;为车辆的路段平均 行程速度。
[0036] 则上下游交叉口之间的起步时距为：
[0037] 0S= 0S广OSu
[003引如果0S〉0，则当下游交叉口绿灯启亮时，上游交叉口滞后0S时间启亮姻果0S<0， 则上游交叉口比下游交叉口提前l0s|时间启亮绿灯信号。
[0039] 4)绿灯信号优化模块
[0040] 在交通高峰期间，交通信号控制的目的一方面要防止过饱和交通流交叉口排队溢 出，另一方面要尽可能减少车辆的排队等待时间，即尽可能不出现车辆=次排队等待绿灯 信号的情况，防止出现驾驶员出现情绪失控的现象。因此，需要对相位绿灯时间进行限制。
[0041]
[0042] 其