一种基于道路交叉口平均饱和度的信号灯自适应控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号灯控制技术领域，具体来说是一种基于道路交叉口平均饱和度的 信号灯自适应控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，国际上应用最为广泛、技术较为成熟的智能信号控制系统主要包括绿信比、 周期、相位差优化技术SCOOT(SplitCycleOffsetOptimizingTechnique)、悉尼自适应 交通控制系统SCATS(SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem)和交通网络研究工 具TRANSYT(TrafficNetworkStudyTool)等系统。其中，SCOOT系统的相位无法自动增 减，相序无法自动改变，现场安装调试时相当繁琐，对于交通量接近饱和或者己经饱和的交 通状态，控制效果并不理想；SCATS系统没有实时交通模型，而是根据类饱和度和综合流量 从既定方案中选择信号控制参数，限制了控制参数的优化程度，选择相位差方案时，无车流 实时信息反馈，可靠性低，无法检测到排队长度，难以消除拥挤；TRANSYT系统无法适应交 通流的动态变化，而且计算量很大，很难获得整体最优的配时方案，需要大量的路网几何尺 寸和交通流数据的支撑。
[0003] 在专利号为201110058712. 5、专利名称为"基于地磁检测的自组织智能信号控制 方法"中，为了实现路口自适应信号控制、有效提高路口的通行能力和绿灯利用率、减少停 车延误。通过地磁检测器（微波检测器）检测交叉口各个车道进口的车流量，并将该车流量 数据实时上传至信号控制机或后台；然后信号控制机或后台计算交叉口的平均饱和度X， 根据平均饱和度X的大小控制交通信号灯。其控制方法的选择标准如下：若〇. 4 <平均饱 和度X< 0. 6,信号控制机采用感应控制方式控制交通信号灯；若0. 6 <平均饱和度X< 1， 信号控制机采用自适应控制方式控制交通信号灯；若平均饱和度X多1，信号控制机采用多 时段定周期控制方式控制交通信号灯。而当X多〇. 9时，交叉口接近于饱和状态，此交通信 号灯利用区域增容控制方式较为适用。因此，现控制方法的选择标准修改如下：
[0004] 1)当0彡X< 0. 5时，采用感应控制方式控制交通信号灯；
[0005] 2)当0. 5彡X< 0. 9时，采用自适应控制方式控制交通信号灯；
[0006] 3)当0. 9彡X< 1时，采用区域平衡控制方式控制交通信号灯；
[0007] 4)当X彡1时，采用多时段定周期控制方式控制交通信号灯。
[0008] 在0· 5彡X<0· 9区间范围内，表示当前道路的通行压力较大，则需要调整（增加 或减少）绿灯时间，但如何确定自适应控制方式，即具体调整绿灯时间是多少才能满足当 前的需要，这一技术细节问题已经成为控制交通信号灯的关键技术。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是为了解决现有技术中尚无针对在0. 5 <X< 0. 9区间范围内信号 灯控制方法的缺陷，提供一种基于道路交叉口平均饱和度的信号灯自适应控制方法来解决 上述问题。
[0010] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0011] 一种基于道路交叉口平均饱和度的信号灯自适应控制方法，包括以下步骤：
[0012] 计算道路交叉口的平均饱和度X;
[0013] 当0. 5 <X< 0. 9时，采用自适应控制方式控制交通信号灯，所述的自适应控制方 式控制交通信号灯包括以下步骤：
[0014] 设定统计时间周期T2，统计时间周期T2内包括m个信号周期；
[0015] 定义平均相位饱和度f，:平均相位饱和度:粟为时间周期T2内该相位的平均饱和 度；
[0016] 根据平均相位饱和度￡，确定绿灯配时g的调整方式；
[0017] 计算绿灯配时g。
[0018] 所述的根据平均相位饱和度.f确定绿灯配时g的调整方式包括以下步骤：
[0019] 若80 % <平均相位饱和度:f< 90%，则不调整绿灯配时g;
[0020] 若平均相位饱和度80%，则减小该相位的绿灯配时g;
[0021] 若平均相位饱和度f多90%，则增大该相位的绿灯配时g。
[0022] 所述的计算绿灯配时g包括以下步骤：
[0023] 取m个信号周期的相位车道流量最大值，组成流量序列1，1 = {q^q^q；^"sqj;
[0024] 计算相位车道流量值q，去掉流量序列1中最大值和最小值再作平均；
[0025] 对流量序列1按从大到小进行排序，得到1 = {q'p. . .，q'J;
[0026] 将流量序列1中最大值和最小值去除；
[0027] 相位车道流量值q的计算公式如下：
[0028]
[0029] 计算绿灯配时g，其计算公式如下：
[0030]
[0031] 其中，X。为相位饱和度，S为车道饱和流量值，g为相位绿灯时间，q为相位车道流 量值。
[0032] 所述的统计时间周期1~2为10_20min。
[0033] 所述的相位饱和度Xc的值为85 %。
[0034] 还包括对绿灯配时g的限时处理，其包括以下步骤：
[0035] 设定最小绿灯时间gmin和最大绿灯时间gmax;
[0036] 若g<g_，则g=g_;
[0037] 若g>gnax，则g=gnax
[0038] 有益效果
[0039] 本发明的一种基于道路交叉口平均饱和度的信号灯自适应控制方法，与现有技术 相比提出了交叉口平均饱和度Xe[0.5,0.9)时的自适应控制方法，在一定时间周期内考 虑了绿灯配时的调整，保证了系统的稳定性以及路口交通的平稳性，能够有效地利用绿灯 时间，减少停车延误，提高通行能力。
【附图说明】
[0040] 图1为本发明的方法流程图；
[0041] 图2为本发明中根据平均相位饱和度麥确定绿灯配时g调整方式的方法流程图。
【具体实施方式】
[0042] 为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的 实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
[0043] 本发明在实际应用中，可以采用车辆检测器检测交叉口各个车道进口的车流量， 并将该车流量数据实时上传至信号控制机或后台，接着，信号控制机2计算交叉口车道的 平均饱和度X，根据平均饱和度X的大小控制交通信号灯。其车辆检测器可采用微波检测 器，微波检测器采用正向安装的方式，它是基于一种大区域跟踪的检测方式：其雷达天线将 连续发射雷达微波波束并以极快的周期投射在路面上，探测道路上的车辆信息，当车辆进 入波束覆盖范围时，检测器通过反射回来的回波判定车辆，同时进行区分识别来确定目标 车辆，并给每一个目标车辆标定编号；通过实时定位车辆的坐标位置来跟踪目标，实现对波 束覆盖范围内车辆的轨迹跟踪式检测。微波检测器利用毫米波的衍射性质，可以很好的解 决大车遮挡小车的情况，防止漏检，提高检测精度。与一般检测器（例如地磁）相比，微波检 测器不需要破坏路面，不改变交叉口固有的物理环境，其采用画虚拟检测线的方式实现多 排检测器的功能，第一排虚拟检测线一般设置在距离停止线较近的位置（一般3-5m)，第二 排或者第三排可以设置在更远的位置（一般取30-50m，主要根据设计车速进行设置），可更 早的预知车辆到达情况，虚拟检测线之间距离根据实际需求进行调节（主要考虑进出开关 量检测以及防止一些漏检情况的出现），因此微波检测能够检测出除车流量、平均速度、时 间占有率以外的车头时距、排队长度等交通数据。通常微波检测器安装在既有设施如路侧 立柱、灯杆、人行天桥、门架、立交桥等上。信号控制机布置在交叉口的旁侧，微波检测器的 接收主机与信号控制机的信号输入端相连，信号控制机的信号输出端与交通信号灯相连。 [0044] 如图1所示，本发明所述的一种基于道路交叉口平均饱和度的信号灯自适应控制 方法，包括以下步骤：
[0045] 第一步，利用现有技术的方法计算道路交叉口的平均饱和度X。
[0046] 信号控制机根据交叉口每隔一定时间周期?\，分别统计单个车道流量值和以及时 间周期！\内绿灯时间之和，计算交叉口的平