[发明专利]一种单交叉口信号灯时间控制方法及系统

权利要求书

1.一种单交叉口信号灯时间控制方法，其特征在于，该控制方法的步骤如下：

1)按照单交叉口四个来车方向和每种车辆排队状态中不同的排队车辆数将车辆排队状态分为n^k种，n为车辆排队长度的种类，k为单交叉口的车道数；

2)以交通信号相位个数、每个相位的最小时间、绿灯增加的时间段数和每段时间的长度作为交通行为；

3)根据所划分的车辆排队状态和确定的交通行为采用Q学习法进行学习，

Q(s,a)←Q(s,a)+α[μ+γmax_a'Q(s',a')-Q(s,a)]

s←s’

其中α为学习速率，γ为折扣因子，s为目前的交通状态即车辆排队状态，a为某一交通行为，μ为补偿值，s'为下一个状态，a'为下一个交通行为；

所述的补偿值μ是当前信号周期通过交叉口车辆数与周期结束时交叉口排队的车辆数的差值，当通过交叉口的车辆数大于排队的车辆数时，补偿值为正值；当通过交叉口的车辆数大于排队的车辆数时补偿值为负值。

2.根据权利要求1所述的单交叉口信号灯时间控制方法，其特征在于，交叉口的周期长度δ为：

δ＝n_ph×t_min+n_ex×h_ex

其中n_ph表示交通信号相位的个数，t_min表示每个相位的最小时间，n_ex表示绿灯增加的时间段数，h_ex表示每段时间的长度。

3.根据权利要求2所述的单交叉口信号灯时间控制方法，其特征在于，所述交叉口的周期长度δ可调，周期长度δ通过调整绿灯增加的时间段数n_ex和每段时间长度h_ex来实现调整。

4.一种单交叉口信号灯时间控制系统，其特征在于，该控制系统包括车辆排队状态划分模块、交通行为构建模块和Q学习迭代模块，

所述的车辆排队状态划分模块用于按照单交叉口四个来车方向和每种车辆排队状态中不同的排队车辆数将车辆排队状态分为n^k种，n为车辆排队长度的种类，k为单交叉口的车道数；

所述的交通行为构建模块用于以交通信号相位个数、每个相位的最小时间、绿灯增加的时间段数和每段时间的长度作为交通行为；

所述的Q学习迭代模块用于根据所划分的车辆排队状态和确定的交通行为采用Q学习法进行学习，

Q(s,a)←Q(s,a)+α[μ+γmax_a'Q(s',a')-Q(s,a)]

s←s’

其中α为学习速率，γ为折扣因子，s为目前的交通状态即车辆排队状态，a为某一交通行为，μ为补偿值，s'为下一个状态，a'为下一个交通行为；

所述的补偿值μ是当前信号周期通过交叉口车辆数与周期结束时交叉口排队的车辆数的差值，当通过交叉口的车辆数大于排队的车辆数时，补偿值为正值；当通过交叉口的车辆数大于排队的车辆数时补偿值为负值。

5.根据权利要求4所述的单交叉口信号灯时间控制系统，其特征在于，交叉口的周期长度δ为：

δ＝n_ph×t_min+n_ex×h_ex

其中n_ph表示交通信号相位的个数，t_min表示每个相位的最小时间，n_ex表示绿灯增加的时间段数，h_ex表示每段时间的长度。

6.根据权利要求5所述的单交叉口信号灯时间控制系统，其特征在于，所述交叉口的周期长度δ可调，周期长度δ通过调整绿灯增加的时间段数n_ex和每段时间长度h_ex来实现调整。