[发明专利]考虑供给侧约束的交叉口交通信号自适应控制方法

说明书

本发明属于智能交通研究领域，涉及一种考虑供给侧约束的交叉口交通信号自适应控制方法。克服了现存信号控制系统及研究中缺乏对交叉口出口道交通供给量的考虑的问题，包括如下步骤：1、通过对交叉口交通信息的检测与处理，获取交叉口进口道的交通需求量和出口道的交通供给量；2、建立交叉口交通供需量的时变关系，构建交叉口供需矩阵；3、基于智能规划，建立问题描述、初始状态、目标状态、动作集、知识规则五元组描述的交叉口信号配时优化模型；4、采用决策树的方法对目标状态进行搜索，生成相应的配时方案。与现有技术相比，本发明实现了交叉口的主动控制，同时可防止交叉口下游出口道排队溢出，避免交叉口“死锁”。

技术领域

本发明涉及智能交通研究领域中一种交叉口交通信号控制方法，更确切地说，本发明涉及一种考虑供给侧约束的交叉口交通信号自适应控制方法。

背景技术

目前全国各地普遍面临严重的交通拥堵问题，信号交叉口作为城市交通控制的基本单元，其控制策略对解决交通拥堵问题有重大意义，如TRANSYT、SCATS、SCOOT、OPAC、RHODES等信号控制系统的应用，有效地提高了路网的通行效率。但是这些系统均建立在交叉口出口道排队容量无穷大的假想基础上，该假想在交叉口非饱和状态下是成立的，当交叉口处于饱和或过饱和状态时，该假想将失效，因此常常出现车辆滞留于交叉口内部的现象，严重时会导致交叉口“死锁”或局部路网瘫痪。

近年来，为避免交叉口死锁，满足交通流全状态的控制，国内外开展了大量相关研究，该成果主要集中为：一、交叉口群的协调控制，该类方法通过相邻交叉口的协调，避免交叉口排队上溯到上游交叉口，该控制方法表现为交叉口的被动控制，难于精准控制交叉口排队不上溯到上游交叉口。二、交叉口的单点控制，这类方法以交叉口的通行效率(延误、通行能力等)为目标，进行配时优化，但是缺乏对出口道排队容量的考虑，因此其在交叉口饱和或过饱和状态下的控制效果难以验证。

综上所述，现存的控制系统及研究均以交叉口车辆完全释放为前提，缺乏对交叉口下游供给量的考虑，因此，急需建立考虑供给侧约束的交通信号控制方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现存信号控制系统及研究中缺乏对交叉口出口道交通供给量的考虑的问题，提供了一种考虑供给侧约束的交叉口交通信号自适应控制方法。

为实现本发明的上述目的，提供以下技术方案：

一种考虑供给侧约束的交叉口交通信号自适应控制方法，包括如下步骤：

步骤一：交叉口交通信息检测与处理；

步骤二：交叉口供需矩阵构建；

步骤三：基于智能规划的交叉口信号配时优化模型；

步骤四：基于决策树的交叉口信号配时优化。

步骤一中所述的交叉口交通信息检测与处理，包括以下具体步骤：

(1)交叉口进、出口道检测器的优化布设；

利用多传感器融合、交通控制理论、交通流理论的知识，确定约束控制下控制参数表达、取值、检测范围、检测器布设的方法；

(2)交叉口进、出口道视频信息获取及分析；

进口道车辆的排队长度为估算需求量的主要依据，利用深度学习、图像处理方法，通过背景模型、前景获取，对前景车道上的车辆直接学习，获取车道上车辆排队长度，将车辆排队长度换算为车辆数，记为

出口道的空余空间为出口道供给量的估算依据，仍利用视频图像处理、深度学习算法，通过背景模型、前景获取，对前景没有被车辆占用的空间进行学习，获取空余空间长度，并换算为供给车辆数，记为

步骤二中所述的交叉口供需矩阵构建，包括以下具体步骤：