[发明专利]利用车辆移动通信网络控制和管理交通信号灯系统

说明书

城市中交通信号灯系统(TLS)的编程是个复杂的优化问题。实际操作中主要问题是这是一个必须有规律地重复进行以反应交通流量变化的耗时长、昂贵且不精确的过程。本发明包括使用车辆移动通信网络(VANET)实时收集交通数据并将其传输到交通管理系统中去。车辆移动通信网络(VANET)目前由IEEE 802.11p通信协议定义。本发明使用车辆移动通信网络(VANET)以及其它相关的技术来控制交通信号灯系统(TLS)。本发明能够实现交通信号灯系统更有效的编程，形成实时网络并且可以用于城市规划管理、交通规划和模拟特殊情况下(如运动会、文化节、游行等)的疏散工作。更有效地对实际交通信号灯系统(TLS)进行编程，实时管理网络并且可以用于城市规划研究，交通规划或模拟特殊事件(如体育、文化、游行等)的疏散工作。本发明还让使用任何现有的或待开发的有效算法对交通信号灯系统(TLS)进行实时编程成为可能。

存在的问题

城市中交通信号灯系统(TLS)的编程是一个复杂的最佳化问题。城市中大多数交通信号灯由机电系统或微处理器控制。很少有用于实时控制交通信号灯系统的系统，并且目前，没有城市可以实现自动实时控制主要的交通信号灯系统。

背景技术

本发明属于控制和管理交通信号以使交通顺畅的系统领域。

通常情况下，交通信号灯系统的编程设计预定为在一天和一周的某些时段(比如15:00-18:00)。这种设计在随后几年一直沿用。此外即使在高峰时期，也存在车辆流量变化。该方法没能考虑到这些变化，因为到达车辆是用泊松定律模拟出来的。本发明可以提供移动车辆的精准分布，本发明能够提供车辆移动的精确分布，因为它在每0.1秒或更短时间内给出每辆车的位置和速度。此外，半触发或完全触发系统可以改变周期持续时间，但需要在路面下安装检测回路，并且这些系统并未安装在整个网络中。此外，维护这些系统成本很高。

图1示出的是美国交通工程师协会(ITE)所推荐的给交通信号灯系统编程的程序如图1所示。这是一个复杂、冗长且成本高昂的过程，且需要定期修改。大多数城市、机构和公共管理部门用的都是这个方法，并且还是目前最可靠的方法。所述过程是用历史流通数据完成的。交通工程师和运输专家根据这些数据确定应用哪种系统编程。通常还会使用专门的模拟软件建模。所述软件可以设计各种最佳方案并提供性能数据(等待时间、速度、队列长度等)。这是一个重复的过程，需要交通流通专家应用各种方案，直到找到满意的解决方案。其中最好的解决方案被保留，并在现场实施之前再次验证(试验并微调)。所述编程在一个或多个路口上进行。一旦建立了交通信号灯系统，数年都不会变化。美国交通工程师协会(ITE)编程过程的关键要素是基于从现场、起点终点调查或通过其他方式所收集的数据的可靠性。目标是计算通过每个路口的车辆数量。一般情况下需要专员人工在路口双向计数。这项任务必须做一段时间，持续一天中数小时，一周数天(早上到下午、晚上和周末的交通高峰期)。这些表示在模拟的时候使用的交通流量。这是一段时间内做出的近似的测量。远远不够接近实时数据。另外因为模拟模型不能代表实时情形，因为模拟模型必须做出一些司机路怒行为的假设。

为了建立模型并尽可能反应现实，这些数据采集时间一般持续数天。了解每个车辆的出发地和目的地的研究也可以补充这项研究的不足。这些补充研究可以通过调查和现场观察进行。还可以通过按照计数环传感器获得其他的数据。这些传感器是安装在路面下，用于计算通过计数环的车辆数量。只要有车辆经过了传感器，计数器就会记录下来。

实际进程的主要问题是这个过程费时长、成本高昂且不够精确，需要有规律的重复以反映交通流量的演变和进化。美国交通工程师协会(ITE)建议每三到五年更新一次编程，但实际上35％的系统超过十年都没有更新过了。2004年TARNOFF和ORDONEZ估计超过半数的美国系统没有同步或维护不及时。

发明具体内容