[发明专利]一种基于相邻周期流量差值预测的自适应信号控制方法

说明书

本发明提供了一种基于相邻周期流量差值预测的自适应信号控制方法。本发明设置相位相序，并计算相位末的黄灯时长以及全红时长；以周期为单位检测不同相位内各车道组在一个信号周期内通过的车流量，根据前四个周期的车流量，计算相邻周期的流量差值，得到3个实际车流量差值，并根据其变化趋势，计算下一个周期的车流量差值预测值以得到下一个周期的流量预测值；若周期除以3余数为1时，结合周期流量预测值，根据韦伯斯特最佳周期公式计算信号周期并分配绿灯时间；若周期i除以3余数为0或2时，根据视频检测器检测到的上周期各相位的滞留车辆数、下一周期的流量差值的预测值，计算各相位的绿灯延长时间、得到各相位绿灯时长以及周期时长。

技术领域

本发明属于交通设计和信号控制领域，具体涉及一种基于相邻周期流量差值预测的自适应信号控制方法。

背景技术

交通信号控制是科学分配路权，实现机动车间时空分离，使交通系统有序高效运行的保障。目前国内外的交通信号控制方法主要包括定时控制、感应式控制和自适应控制。而交通流在时间分布上存在时不均，日不均，月不均特征；在空间分布上存在方向不均，车道不均，路段不均等特征。考虑上述因素，传统固定式配时已经不能满足交通需求现状，而感应式信号控制系统适用于交通量小，变化不均匀的交叉口。自适应信号控制可以实时检测交叉口交通信息，动态调节信号配时方案，但目前我国多采用多方案选择执行的自适应信号控制系统，不能很好地匹配当前交通状态，且短时交通流预测精度不高，实时性不强。

短时交通流预测模型是自适应信控系统服务水平评价的重要环节。目前，短时交通流预测思想主要有根据历史模板的数据预测、根据前周期的数据预测以及根据上游交叉口的数据预测。但是，根据历史模板数据的预测方案无法应对突发事件，可靠性低；基于上游交叉口数据的预测方法需要布设多个检测器，成本高，且车辆到达分布规律性不强，预测精度低；由于数据处理和传输，根据前周期数据的预测结果传到信号控制机存在时间延迟，系统实时性不强。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种基于相邻周期流量差值预测的自适应信号控制方法，该方法通过具体交叉口的饱和流量和每周期各个车道的通过流量和滞留车辆，分析相邻周期流量差值的变化趋势，进行交通流预测，采用韦伯斯特最佳周期计算公式等进行信号配时，在此基础上，根据交叉口的几何尺寸和上周期的信号配时方案，以预测流量差值的通过时间为步长延长下周期绿灯时间，并以三个周期为循环，根据计算公式进行简化算法的修正。本发明可以根据交叉口实时交通状况动态调整周期时长与各相位绿灯时长，以周期流量差值预测提高预测精度，以增加步长简化算法，提高交叉口通行效率。

一种基于相邻周期流量差值预测的自适应信号控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设置相位控制方案中相位相序，并计算相位末的黄灯时长以及相位末的全红时长；

步骤2：以周期为单位检测不同相位内各车道组在一个信号周期内通过的车流量，根据前四个周期的车流量计算相邻周期的车流量差值得到3个实际车流量差值，并根据其变化趋势计算下一个周期的车流量差值预测值以得到下一个周期的车流量预测值；

步骤3：若周期除以3余数为1时，结合周期流量预测值，根据韦伯斯特最佳周期公式计算信号周期，以分配各相位的有效绿灯时长；

步骤4：若周期i除以3余数为0或2时，根据视频检测器检测到的上周期各相位的滞留车辆数、下一周期的流量差值的预测值，计算各相位绿灯延长时间、各相位绿灯时长的预测值以及周期时长；

作为优选，步骤1中所述相位末的黄灯时长为A_m，相位末的全红时长为r_m，具体计算如下：

m∈(1,N_D)

式中：