[发明专利]基于物联网的干道交通信号绿波带控制系统与控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路交通技术领域，特别涉及交通信号控制技术领域，具体是指一种基于物联网的干道交通信号绿波带控制系统与控制方法。

背景技术

交通问题是全球普遍关注的重要问题，目前已经严重影响了人类社会经济的正常运行，采用最新的科学技术成果，提供各种能够解决交通问题的“智能运输系统”正在全球范围迅速兴起，为此，基于智能体（agent）和智能控制技术的信号控制方法已经成为研究热点之一。

马跃峰用仿真数据进行了基于agent的区域信号控制系统的模拟，提出了基于multi-agent的区域交通信号控制系统（马跃峰，基于multi-agent的区域交通信号控制系统的研究，山东师范大学，2006）；承向军等研究人员提出了一种交通信号自学习控制方法，将模糊理论和机器学习应用到交通信号控制过程中，提出了一种基于遗传算法的单路口交通信号模糊控制方法。通过对到达车辆数目的模糊分类，将不同车辆数目到达情况下的信号控制决策方案以规则集的形式存储在知识库中，在交通信号控制过程中使用遗传算法对规则集进行改进（承向军、杨肇夏，一种交通信号自学习控制方法及仿真实现，系统仿真学报，2004(07)），并进一步提出了基于Q-学习的交通信号控制方法（承向军、常歆识、杨肇夏，基于Q-学习的交通信号控制方法，系统工程理论与实践，2006(08)），常歆识等研究人员将Q-学习应用在城市交通控制中，用来解决单路口信号控制agent的自学习问题（常歆识、承向军、刘军，一种交通信号自学习控制方法，铁路计算机应用，2006(02)）。

交通流具有连续运动的特点，当一个交叉路口的各个方向交通流的随机变化很大，特别是现代城市中突发事件比较多，无法预计交通流变化规律时，不可避免地出现了控制效率低下的结果。为了解决这个问题，人们发明了基于图像检测、线圈检测等感应方式的交通信号机，以求准确地检测出交叉路口各个方向的交通流情况，对信号机进行智能化的控制（李哲，基于图像检测的交通信号机技术研究，西北工业大学，2005）。

智能联网型信号机在城市已经较为普及，如澳大利亚的SCATS（Sydney CoordinatedAdaptive Traffic System）区域自适应交通信号控制系统、英国的SCOOT（Split-Cycle-OffsetOptimization Technique）实时自适应交通信号控制系统（郭敏、毛斌，英国交通控制技术的应用，国外公路，1999，17(6):33-36）；青岛海信推出的HSC-100道路交通信号控制机以及上海宝康电子控制工程有限公司推出的GBS-2100系列智能交通信号控制系统等等，均能够与中心主机联网，接受中心的指令，与中心进行数据和信息交换；均可通过车辆检测器实时优化配时控制。以SCOOT系统为例，它对路网上各交叉口信号配时方案的检验和调整，每秒钟都在进行，所以能对路网上交通状况的任何一种变化趋势做出迅速的反应。安装有联网可控信号机前端设备的路口，可以通过接收来自于信号控制中心服务器的指令，实时、安全地调整运行参数和运行相位（辛帅、金森元，交通信号机跳相位安全控制系统，实用新型专利，专利号：201120204889.7）。

随着物联网的发展，越来越多的智能终端设备在交通领域获得了应用，并通过TCP/IP网络等技术实现了互联互通。例如目前广泛应用在城市道路、高速公路上的电子警察、高清卡口、交通参数检测器、交通事件检测器、交通诱导屏、雷达测速仪等等，均可通过局域网等网络连接到各个地区的中心机房，并且可以将大量的实时交通数据进行汇总、分析和挖掘，从而为实时交通信号优化带来了可能，也为绿波带中信号机配时参数的自动计算提供了条件。

交通信号“绿波”控制是一项比较特殊的系统，这项系统一般被称为“绿波带”，是一种干线协调控制方式。城市交叉口信号绿波控制一般是指一条主干道中若干个连续交叉口交通信号间的协调控制，目的是使行驶在主干道协调控制的交叉口的车辆，可以不遇红灯或者少遇红灯而通过这个协调控制系统中的各交叉口。从被控制的主干道路各交叉口的灯色来看，绿灯就像波浪一样向前行而形成绿波，这种交通信号协调控制方式称为“绿波带”控制。有了“绿波带”，那么其优先保持畅通的车流，就可以“一路绿灯”地通过其道路控制区域，尽量减少路口的停留时间。

当然，“绿波带”主要是为了保证某个方向上的交通流的畅通。在这一控制目的的影响下，现有的“绿波带”控制方法仍然存在缺陷，最主要的问题是，其仅能够根据预先设置的参数，如控制开始及结束时间和各个道口信号灯相位等，对干道各道口的信号机进行控制，形成一个预设方向的“绿波带”，而无法根据实际的交通情况对“绿波带”进行优化。