交通拥堵的协调控制方法及其协调控制系统

摘要

本发明公开交通拥堵的协调控制方法及其协调控制系统，包括：输入步骤：将当前关键路口的通行分成4个依次变换的相位，测量所有相位的下一个路段的道路占有率、相位的路段的车辆长度和上一个关键路口的车流量信息；计算步骤：计算4个依次变换的相位通行能力，任意一个相位的通行能力等于相位的下一个路段的道路占有率乘以相位的路段的车辆长度除以上一个关键路口的车流量信息；比较步骤：将4个依次变换的相位的通行能力进行比较，得到最大通行能力的相位；输出步骤：当最大通行能力的相位为绿灯时，将绿灯以第一预设时间进行延时；当最大通行能力的相位为红灯时，将红灯切换为绿灯且持续第二预设时间。本发明可解决突发性的交通拥堵。

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通领域，具体地，涉及交通拥堵的协调控制方法及其协调控制系统。

背景技术

目前关于交通拥堵的疏散，大都是通过对交叉口信号灯的控制来完成的。对于交通拥堵的解决方法，一般是通过下述的多个方式来实现的。

第一种是建立一种双层规划模型，通过遗传算法优化信号灯信号周期和绿信比，降低路网饱和度，在一定程度上降低关键区域的交通拥挤度，这样的方式比较复杂，需要先计算优化信号灯信号周期和绿信比，第二种主要是针对交通拥堵的控制，根据拥堵区域的不断变化，对拥堵区域进行了划分，主要分为阻塞区、过渡区和常态区，并对不同的控制子区采取不同的控制措施来疏散交通拥堵，这样的方式可能不能解决突发性的交通拥堵，只能根据预先设计好的时间地点进行控制。

那么设计一种交通拥堵的协调控制方法和交通拥堵的协调控制系统成为一种亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种交通拥堵的协调控制方法，该交通拥堵的协调控制方法克服了现有技术中的方式复杂和无法解决突发性交通拥堵的问题，即使不预先设计也可以实现交通拥堵的控制，本发明还提供一种根据上述方法实现的交通拥堵的协调控制系统，该系统可以解决突发性的交通拥堵。

为了实现上述目的，本发明提供了一种交通拥堵的协调控制方法，该方法包括：

输入步骤：将当前关键路口的通行分成4个依次变换的相位，测量所有所述相位的下一个路段的道路占有率、所述相位的路段的车辆长度和上一个关键路口的车流量信息；

计算步骤：计算4个依次变换的相位通行能力，其中，任意一个相位的通行能力等于所述相位的下一个路段的道路占有率乘以所述相位的路段的车辆长度除以所述上一个关键路口的车流量信息；

比较步骤：将所述4个依次变换的相位的通行能力进行比较，得到最大通行能力的相位；

输出步骤：当最大通行能力的相位为绿灯时，将绿灯以第一预设时间进行延时；当最大通行能力的相位为红灯时，将所述红灯切换为绿灯且持续第二预设时间。

优选地，在所述输入步骤中，通过所述相位的下一个路段的地感线圈测量所述相位的下一个路段的道路占有率，且通过所述相位的路段的地感线圈测量所述相位的路段的车辆长度。

优选地，在所述输入步骤中，测量上一个关键路口的车流量信息的方法包括：统计所述上一个关键路口到所述当前关键路口的车辆概率，测量所述上一个关键路口的车流量，

当所述上一个关键路口的车流量不为0时，所述上一个关键路口的车流量信息等于所述上一个关键路口的车流量乘以所述上一个关键路口到所述当前关键路口的车辆概率；

当所述上一个关键路口的车流量为0时，所述上一个关键路口的车流量信息等于1。

优选地，在所述输出步骤之后，将所述绿灯时间与所述预设最大值进行比较，

当所述绿灯时间大于所述预设最大值时，绿灯所对应的相位按照顺序切换到下一红灯所对应的相位；

当所述绿灯时间小于所述预设最大值时，则返回比较步骤。

优选地，所述预设最大值大于所述第一预设时间或所述第二预设时间。

本发明提供一种交通拥堵的协调控制系统，该系统包括：

输入设备：将当前关键路口的通行分成4个依次变换的相位的设备，测量所有所述相位的下一个路段的道路占有率、所述相位的路段的车辆长度和上一个关键路口的车流量信息的设备；

计算设备：计算4个依次变换的相位通行能力的设备，其中，任意一个相位的通行能力等于所述相位的下一个路段的道路占有率乘以所述相位的路段的车辆长度除以所述上一个关键路口的车流量信息；

比较设备：将所述4个依次变换的相位的通行能力进行比较的设备，得到最大通行能力的相位；

输出设备：当最大通行能力的相位为绿灯时，将绿灯以第一预设时间进行延时的设备；当最大通行能力的相位为红灯时，将所述红灯切换为绿灯且持续第二预设时间的设备。

优选地，在所述输入设备中，通过所述相位的下一个路段的地感线圈测量所述相位的下一个路段的道路占有率的设备，且通过所述相位的路段的地感线圈测量所述相位的路段的车辆长度的设备。

优选地，在所述输入设备中，测量上一个关键路口的车流量信息的设备包括：统计所述上一个关键路口到所述当前关键路口的车辆概率的设备，测量所述上一个关键路口的车流量的设备，

当所述上一个关键路口的车流量不为0时，所述上一个关键路口的车流量信息等于所述上一个关键路口的车流量乘以所述上一个关键路口到所述当前关键路口的车辆概率；

当所述上一个关键路口的车流量为0时，所述上一个关键路口的车流量信息等于1。

优选地，在所述输出设备之后，将所述绿灯时间与所述预设最大值进行比较的设备，

当所述绿灯时间大于所述预设最大值时，将绿灯所对应的相位按照顺序切换到下一红灯所对应的相位的设备；

当所述绿灯时间小于所述预设最大值时，则返回比较步骤。

优选地，所述预设最大值大于所述第一预设时间或所述第二预设时间。

通过上述的实施方式，本发明的一种交通拥堵的协调控制方法通过协调控制区域内的关键路口的信号灯，使区域内的拥堵能够得到疏散，提高交通运行效率，通过上述方法，可以实现根据路口突发情况实现相位的切换，让车流可以更好的疏散。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1(a)是说明本发明的当前关键路口的相位一的模拟示意图；

图1(b)是说明本发明的当前关键路口的相位二的模拟示意图；

图1(c)是说明本发明的当前关键路口的相位三的模拟示意图；

图1(d)是说明本发明的当前关键路口的相位四的模拟示意图；

图2是说明本发明的交通拥堵的协调控制方法的具体实施方式的流程图；以及

图3是说明本发明的交通拥堵的协调控制系统的具体实施方式的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种交通拥堵的协调控制方法，该方法包括：

输入步骤：将当前关键路口的通行分成4个依次变换的相位，在任意一个相位中，测量所述相位的下一个路段的道路占有率、所述相位的路段的车辆长度和上一个关键路口的车流量信息；

计算步骤：计算4个依次变换的相位通行能力，其中，任意一个相位的通行能力等于所述相位的下一个路段的道路占有率乘以所述相位的路段的车辆长度除以所述上一个关键路口的车流量信息；

比较步骤：将所述4个依次变换的相位的通行能力进行比较，得到最大通行能力的相位；

输出步骤：当最大通行能力的相位为绿灯时，将绿灯以第一预设时间进行延时；当最大通行能力的相位为红灯时，将所述红灯切换为绿灯且持续第二预设时间。

通过上述的实施方式，本发明的交通拥堵的协调控制方法通过输入步骤实现4个相位之间依次变换，在输入步骤中，通过检测装置检测到所需的4个相位的下一个路段的道路占有率(也就是道路的饱和度，不是单指某个相位的车道饱和度，用x来表示)、所述相位的路段的车辆长度(用y来表示)和上一个关键路口的车流量信息(用z来表示)；与之“相邻”的前一关键路口过来的车流量z越多，对应的相位的通行能力越大，如果前一关键路口没有车流量信息给出，那么z取值为1，是我定义的，可以保证在前一关键路口没有车辆到达时，通过公式也可以根据下游路段的道路占有率x和当前相位排队长度y来计算F(即相位通行能力)；计算步骤就是将F通过x、y和z计算出来；比较步骤就是让4个相位的通行能力进行比较，算出最大的通行能力，将该最大通行能力对应的相位绿灯时间进行延长或者如果是红灯，就将红灯切换为绿灯，并延续一段时间。

本发明的F是通过如下的方式得到的下游路段的道路占有率x越大，表明下游可容纳车辆数越少，对应的相位通行能力越小，即，F与x成反比例；当前相位排队长度y越长，表示当前相位的通行能力越大，即二者成正比例；与之“相邻”的前一关键路口过来的车流量z越多，对应的相位的通行能力越大，即而正成正比例；因此可以得到任意一个相位的通行能力等于所述相位的下一个路段的道路占有率乘以所述相位的路段的车辆长度除以所述上一个关键路口的车流量信息。

在本发明的具体实施方式中，4个依次切换的相位如图1(a)、图1(b)、图1(c)和图1(d)所示，具体的运动方向可根据实际情况进行改变，不应该限制本发明的保护范围。

以下将结合附图2对本发明进行进一步的说明。

在该种实施方式中，在所述输入步骤中，通过所述相位的下一个路段的地感线圈测量所述相位的下一个路段的道路占有率，且通过所述相位的路段的地感线圈测量所述相位的路段的车辆长度，地感线圈就是一个振荡电路。它是这样构成的，在地面上先造出一个圆形的沟槽，直径大概1米，或是面积相当的矩形沟槽，再在这个沟槽中埋入两到三匝导线，这就构成了一个埋于地表的电感线圈，这个线圈是一个振荡电路的一部分，由它和电容组成振荡电路，其原则是振荡稳定可靠，这个振荡信号通过变换送到单片机组成的频率测量电路，单片机就可以测量这个振荡器的频率了。当有大的金属物如汽车经过时，由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化(有金属物体时振荡频率升高)，这个变化就作为汽车经过“地感线圈”的证实信号，同时这个信号的开始和结束之间的时间间隔又可以用来测量汽车的移动速度。这就是“地感线圈”。技术关键是设计出的振荡器稳定可靠并且有汽车经过时频率变化明显。通过这样的地感线圈可以提高他的灵敏度，且让地感线圈围绕成“S”形方式进行排列，这样的排列方式，不仅可以减少原排列方式的用量，并且也不会降低原“8”形排列的灵敏度。

通过如下的实施例来检测灵敏度判断：

按照“S”形方式进行排列，通过车辆为40000，检测到的车辆为39998；按照“8”形方式进行排列，通过车辆为4000，检测到的车辆为39998；检测的准确率都一样，而且节约了使用量。

在本发明的一种实施方式中，在所述输入步骤中，测量上一个关键路口的车流量信息的方法包括：统计所述上一个关键路口到所述当前关键路口的车辆概率，测量所述上一个关键路口的车流量，

当所述上一个关键路口的车流量不为0时，所述上一个关键路口的车流量信息等于所述上一个关键路口的车流量乘以所述上一个关键路口到所述当前关键路口的车辆概率；当所述上一个关键路口的车流量为0时，所述上一个关键路口的车流量信息等于1。这样的方式即使是没有车流量信息我们也可以让公式成立，进行量上面的比较。

在该种实施方式中，在所述输出步骤之后，将所述绿灯时间与所述预设最大值进行比较，当所述绿灯时间大于所述预设最大值时，绿灯所对应的相位按照顺序切换到下一红灯所对应的相位；当所述绿灯时间小于所述预设最大值时，则返回比较步骤。这个步骤的目的在于，让本发明的绿灯时间不能无限的叠加下去，使得交通路口的信号灯即使在一个相位车流量特别大的时候也不会一直绿灯下去。保证了其余车道的通畅。

在该种实施方式中，所述预设最大值大于所述第一预设时间或所述第二预设时间，这样的方式，使得第一预设时间和第二预设时间持续的长度都可以因为同一相位而至少延长一个周期。

本发明还提供一种交通拥堵的协调控制系统，该系统包括：

输入设备：将当前关键路口的通行分成4个依次变换的相位的设备，在任意一个相位中，测量所述相位的下一个路段的道路占有率、所述相位的路段的车辆长度和上一个关键路口的车流量信息的设备；

计算设备：计算4个依次变换的相位通行能力的设备，其中，任意一个相位的通行能力等于所述相位的下一个路段的道路占有率乘以所述相位的路段的车辆长度除以所述上一个关键路口的车流量信息；

比较设备：将所述4个依次变换的相位的通行能力进行比较的设备，得到最大通行能力的相位；

输出设备：当最大通行能力的相位为绿灯时，将绿灯以第一预设时间进行延时的设备；当最大通行能力的相位为红灯时，将所述红灯切换为绿灯且持续第二预设时间的设备。

综上所述，效果如上所示，在这里就不再赘述。

在该种实施方式中，在所述输入设备中，通过所述相位的下一个路段的地感线圈测量所述相位的下一个路段的道路占有率的设备，且通过所述相位的路段的地感线圈测量所述相位的路段的车辆长度的设备。

在该种实施方式中，在所述输入设备中，测量上一个关键路口的车流量信息的设备包括：统计所述上一个关键路口到所述当前关键路口的车辆概率的设备，测量所述上一个关键路口的车流量的设备，

当所述上一个关键路口的车流量不为0时，所述上一个关键路口的车流量信息等于所述上一个关键路口的车流量乘以所述上一个关键路口到所述当前关键路口的车辆概率；

当所述上一个关键路口的车流量为0时，所述上一个关键路口的车流量信息等于1。

在该种实施方式中，在所述输出设备之后，将所述绿灯时间与所述预设最大值进行比较的设备，

当所述绿灯时间大于所述预设最大值时，将绿灯所对应的相位按照顺序切换到下一红灯所对应的相位的设备；

当所述绿灯时间小于所述预设最大值时，则返回比较步骤。

在该种实施方式中，所述预设最大值大于所述第一预设时间或所述第二预设时间。

本发明提供一种具体的实施方式：

假定在某一时刻，某一关键路口(即上述的当前关键路口)A的相位一处于绿灯状态，维持10s时间后，开始计算相应的通行能力F。此时，通过安置在路边的地感线圈可以测得：

相位一的下游道路的占有率x为70％，相位一停车线前的排队长度y为100米，与A“相邻”的前一关键路口驶出的车流量为10辆车，同时通过这10辆车的历史行车轨迹可以知道，这些车种只有70％的概率会通过A路口，即，所以相应的z＝10*70％＝7辆；

相位二的下游道路占有率x为50％，相应的排队长度y为50米，由相位切换图1(a)、图1(b)、图1(c)和图1(d)可知，路口的相位一和相位二是处于同一方向上的，因此相位二的对应的车流量信息z与相位一相同，也是z＝7；

相位三的下游道路占有率x为40％，相应的排队长度y为70米，前一路口没有车流量信息给出，z取值为1；

相位四的下游道路占有率x为30％，相应的排队长度y为40米，前一路口没有车流量信息给出，z取值为1；

分别计算四个相位的通行能力。

通过比较，最大通行能力的相位一维持绿灯状态，继续增加10s时间。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。