用于城市交通管理中的交通信号的控制方法

摘要

本发明涉及交通信号控制技术，旨在提供一种用于城市交通管理中的交通信号的控制方法。该方法包括：通过线圈检测器判断拥挤情况，如果交通强度参数和流入流出比参数达到预先设定的阈值，则触发需求控制；根据路网拓扑结构，筛选出每一个节点至拥挤路段的合理路径，并得到需求控制相位；计算拥挤路段的流入流出比例，确定需求控制相位的压缩比例。本发明所需数据少，只需要流量数据、占有率数据，对路网拓扑结构依赖性不强，适用于任意拓扑结构的路网；通过控制交通需求，使得进入拥挤路段的交通流量等于驶出的交通流量，能从根本上保证路段的交通状态不会恶化。

说明书

技术领域

本发明设计一种用于城市交通管理中的交通信号控制方法，具体来说 是涉及利用交通信号控制交通需求，以达到缓解交通拥挤的目的的方 法。

背景技术

交通信号控制是城市交通管理的重要手段之一，具有直面交通流、见 效快等特点。目前的交通信号控制方法从范围上可以分为单点控制、 干线协调控制和区域控制。单点控制依赖预先测得或者环形线圈检测 器实时检测的流量，对单点信号配时进行优化；干线协调控制追求干 线方向流量的运行效率，而区域控制则依赖该区域范围内检测器检测 流量，以区域延误最小或者通行能力最大为目标，进行信号参数优化 。上述方法在交通需求没有达到通行能力时能取得良好的控制效果， 但是当交通需求远远超过通行能力时，则无法凑效。

发明内容

为了克服现有信号控制方法无法调整交通需求的问题，本发明提出一 种交通需求控制方法，该方法可以调整进入拥挤区域的交通流量，达 到缓解交通拥挤的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种用于城市交通管理中的交通信号控制方法，包括在路网中每 个路段安装用于检测各个车道流量和占有率的线圈检测器，以及在每 个交叉口安装信号机和信号灯，并用光缆将其依次连接；还包括下述 步骤：

(1) 通过线圈检测器判断拥挤情况，如果交通强度参数和流入流出比 参数达到预先设定的阈值，则触发需求控制；

(2) 根据路网拓扑结构，筛选出每一个节点至拥挤路段的合理路径， 并得到需求控制相位；所述合理路径是针对路网中每一个节点至拥挤 路段而言，沿着该路径每前进一个节点都会使得出行者远离出发点、 靠近拥挤路段；所述需求控制相位指的是合理路径经过的相位，也即 合理路径上面所有的直行相位、左转相位和右转相位；

(3) 计算拥挤路段的流入流出比例，确定需求控制相位的压缩比例； 所述压缩比例是指需求控制相位与原先的绿信比相比较缩小的部分；

(4) 当需求控制相位所在信号机接收到压缩指示以及压缩比例信息之 后，对需求控制相位的绿信比进行压缩，并在下一个周期执行新的信 号参数。

本发明中，所述的流入流出比参数定义为θ，，其中q_ul、q_us、q_ur分别 为入口线圈检测器检测到的左转、直行和右转流量，q_dl、q_ds、q_dr分别 为出口线圈检测器检测到的左转、直行和右转流量；

对于某一个线圈检测器，交通强度参数定义为I，是流量和占有率的加 权和：I＝0.5×q＋0.5×o，其中q为线圈检测器检测到的流量，o为线 圈检测器检测到的占有率；对于某一个路段而言，占有率采用三个线 圈检测器的均值，其中I_l、I_s、I_r分别为左转、直行和右转车道的交 通强度。

本发明中，所述流入流出比参数的阈值是，取值为1；所述交通强度 参数的阈值是，取值为0.35。

本发明中，所述线圈检测器的安装位置分别为位于路段中部、路段入 口和路段出口，其中位于入口和出口的线圈检测器用于检测流量，而 位于中部的线圈检测器同时检测流量和占有率。

本发明的有益效果是：

1、所需数据少，只需要流量数据、占有率数据，对路网拓扑结构依赖 性不强，适用于任意拓扑结构的路网；

2、通过控制交通需求，使得进入拥挤路段的交通流量等于驶出的交通 流量，能从根本上保证路段的交通状态不会恶化。

附图说明

图1是路段和检测器安装示意图；

图2是需求控制触发逻辑图；

图3是需求控制结束逻辑图；

图4是合理路径示意图；

图5是合理路径筛选流程图；

图6是需求控制相位筛选图；

图7是需求控制相位执行压缩比例图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。

在图 1中，线圈检测器分别路段中部、路段入口和路段出口，且分别 称之为中部检测器、入口检测器和出口检测器，用以检测各个车道的 流量、占有率等信息。其中入口、出口检测器检测流量，而中部检测 器同时检测占有率和流量。

对于路网中的某个路段，如果某时刻检测的交通状态比较拥挤，则需 要控制流入该路段的交通需求。图 2是需求控制触发逻辑图，当同时 满足两个条件时，需求控制触发：一是流入流出比，二是交通强度。 流入流出比θ定义为，其中q_ul、q_us、q_ur分别为入口检测器检测到的左 转、直行和右转流量，q_dl、q_ds、q_dr分别为出口检测器检测到的左转、 直行和右转流量。对于某一个检测器，交通强度I定义为流量和占有率 的加权和I＝0.5×q＋0.5×o，其中q为检测器检测到的流量，o为检测 器检测到的占有率。对于某一个路段而言，占有率判断采用位于路段 中部的三个检测器的均值，其中I_l、I_s、I_r分别为左转、直行和右转 车道的交通强度。图中和分别为流入流出比和交通强度的限值，阈 值取值为1，阈值取0.35。

当路段的交通状态好转时，需求控制结束，图 3为需求控制结束的判 断逻辑。该实施例中的为需求控制结束判断的限值，取0.3。

当某路段交通状态恶化，并触发该路段的需求控制，就需要筛选对应 于该路段的交通需求控制相位。当某路径有交通流量驶入该路段，则 该路径则为对应的需求路径，该路径上所有经过的相位即为需求控制 相位。

需求路径定义为两点之间的合理路径，即给定起讫点（即O点和D点） ，合理路径定义为：合理路径上的每个点到下一个点，都能远离O点， 靠近D点。图 4为合理路径示意图。对于虚线路段，因为从节点A至节 点B使得出行者更加远离拥挤路段，因此，虚线路径不是合理路径。

对于O、D之间的第k条路径p_k，设其经过的交叉口依次为O,p_k1,p_k2,p_k3, p_k4,……p_kN,D。令sp(i,j)为i和j之间的最短路。则对于任意的节点m合 理路径应满足条件$\left(\begin{array}{c}\mathrm{sp}(O,P_{\mathrm{km}})<\mathrm{sp}(O,P_{k(m+1)})\\ \mathrm{sp}(P_{\mathrm{km}},D)>\mathrm{sp}(P_{k(m+1)},D)\end{array}\right)$。图 5筛选合理路径的流程图。

当合理路径筛选出来之后，相应的需求控制相位也随即确定，图 6为 根据需求路径筛选需求控制相位的示意图。触发需求控制的路段也即 图中标示的拥挤路段，所示路径 为筛选出来的某条合理路径，该路径经过的所有相位即为需求控制相 位。所有需求控制相位的绿信比都要有一定程度的压缩，以达到减少 进入拥挤路段的交通流量的目的。拥挤路段的整体流入为q_ul＋q_us＋q_ur，整体流出为q_dl＋q_ds＋q_dr，则流入流出比为。该比例即为所有需求控 制相位的压缩比例，也即所有需求控制相位新的绿信比=原先的绿信比 ×α。

当需求控制相位所在信号机接收到压缩指示以及压缩比例信息之后， 就会在下一个周期执行新的信号参数。图 7为需求控制相位压缩的处 理方法，设北进口直行相位是需求控制相位，需要减少的绿灯时长为 (1-α)×g，则新方案中减少的部分显示为红灯。

至此，需求控制方案就完全确定了下来。