[发明专利]一种基于视频的主干路协同信号机控制方法

权利要求书

1.一种基于视频的主干路协同信号机控制方法，该方法中所使用的设备包括视频车辆检测器，数据采集通讯设备，联网数据传输设备I，后台数据处理和存储服务器，联网数据传输设备II，信号指令控制机，以及信号灯，各设备之间依顺序信号连接，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)在交叉口各个进口方向上安装视频车辆检测器，调整检测面的角度，确定检测区和盲区临界线位于停车线以前10-20米处，按照顺时针方向对视频车辆检测器进行编号，对路口所属的路段编号与视频检测器编号进行绑定；

(2)通过视频车辆检测器，定时采集检测区段的车道交通流率和车道交通流密度参数数据，所述参数数据经数据采集通讯设备，通过联网数据传输设备I，实时传回后台数据处理和存储服务器，并进行标准化数据过滤处理和存储；

(3)提取后台数据处理和存储服务器的交通信息数据，包括车道交通流率和车道交通流密度参数，计算路段平均交通流密度、交叉口平均交通流密度、主干路平均交通流密度；

(4)基于交叉口平均交通流密度-信号周期关系模型计算交叉口信号周期；

(5)根据路口各个进口方向路段的交通流率和平均交通流密度参数，构建信号机反馈优化控制算法模型，聚合计算各个路口的进口方向的优化信号控制绿信比X；

(6)根据主干路各个路口的进口路段交通流率和主干路平均交通流密度参数，构建信号机优化控制算法模型，聚合计算路网整体的优化信号控制绿信比Y；

(7)根据各个路口的进口方向的优化信号控制绿信比X，以及路网整体的优化信号控制绿信比Y，综合计算各个交叉口最终优化信号控制绿信比Z；

(8)根据各个交叉口最终优化信号控制绿信比Z，计算各个进口方向信号配时的绿灯时间、黄灯时间和红灯时间，形成下个信号周期的信号控制方案指令；

(9)利用信号指令控制机，调用指令数据库接口服务，将下个周期的信号控制方案指令发送给各个信号灯，信号灯本周期控制方案结束后，立即执行下一套信号控制方案，进行交通动态诱导；

基于视频检测器的交通流密度算法构建，交通流密度-信号周期关系构建，十字路口信号机优化控制算法模型构建，各个路口的进口方向的优化信号控制绿信比X计算，路网整体的优化信号控制绿信比Y计算，各个交叉口最终优化信号控制绿信比Z计算，以及交叉口配时方案计算；

所述基于视频检测器的交通流密度算法构建，包括车道交通流密度采集、路段平均交通流率计算、交叉口平均交通流密度计算以及主干路平均交通流密度计算4个部分，计算具体包括如下步骤：

(31)定时采集视频检测区段各个车道交通流率和车道交通流密度参数，定时采集周期时间为1分钟；

(32)统计计算视频检测区段各个路段平均交通流率和路段平均交通流密度数据；

(33)计算交叉口平均交通流密度；

(34)计算主干路平均交通流密度；

所述单点信号机优化控制算法模型构建，包括如下步骤：

(51)计算东西进口方向的平均交通流率和东西进口方向的平均交通流密度

(52)计算南北进口方向的平均交通流率和南北进口方向的平均交通流密度

(53)建立基于反馈控制的最优化信号控制目标函数

其中，w0,是变量参数；K(t)为某个t时刻的交叉口平均交通流密度；为t时刻的交叉口平均交通流密度的导数；

(54)建立动态交通流密度变化模型

其中L为检测区间路段的长度，r₁₃为东西方向的绿信比，Δt定位为无限短的时间；

(55)确定各个路口的进口方向的优化信号控制绿信比X；

步骤(51)的其中为西进口方向的路段平均交通流率，为东进口方向的路段平均交通流率；

步骤(52)的其中为北进口方向的路段平均交通流率，为南进口方向的路段平均交通流率；

其中为北进口方向的路段平均交通流密度，为南进口方向的路段平均交通流密度；

其中为西进口方向的路段平均交通流密度，为东进口方向的路段平均交通流密度；

步骤(53)的w＞0，K(t)为某个t时刻的交叉口平均交通流密度，为t时刻的交叉口平均交通流密度的导数；

解方程可得到K(t)＝K(O)e^-ωt，目标控制函数的解释是通过反馈控制调节后，交叉口的平均交通流密度随着时间的推移越来越趋向于为0，即交叉口的车辆越来越少，所以可以最大限度的提高交通通行效率，减少交通拥堵；

步骤(54)的L为检测区间路段的长度，r₁₃为东西方向的绿信比，Δt定位为无限短的时间；

结合(53)的目标函数，可解方程得到东西方向的绿信比，

步骤(55)，据此可定义主干路第i个路口的东西方向绿信比为X_i；