[发明专利]一种基于宽度优先搜索的动态配时交通信号灯控制方法

权利要求书

1.一种基于宽度优先搜索的动态配时交通信号灯控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：测量数据和构建模型

以交通灯为中心，测出边长500米的正方形区域内所有的车辆，包括等待通过静止不动的，以及即将进入等待序列的；假设可以测得所有车道的汽车数量：

x_ij i＝E,N,W,S；j＝1,2 (1)

其中，j＝1代表向左转的车辆；j＝2代表直行的车辆；i＝E代表来自东方的车辆；i＝N代表来自北方的车辆；i＝W代表来自西方的车辆；i＝S代表来自南方的车辆；

设在一个车辆绿灯开放周期T内，有A、B、C、D四种相位：

A相位：南北方向的车道可以左拐，其他车道禁止通行；

B相位：南北方向的车道可以直行，其他车道禁止通行；

C相位：东西方向的车道可以左拐，其他车道禁止通行；

D相位：东西方向的车道可以直行，其他车道禁止通行；

另设直行的车流为每秒v₁辆，转弯走向的车流为每秒v₂辆，其中考虑直行车速大于转弯，则约定：

v₁v₂

步骤二：计算相位平均车辆

计算各个相位的平均车辆

步骤三：计算各相位的开通时间

考虑到实际车辆通行十字路口要有一定时间，设定动态分配时间的最低值t_min，即：

t_i′t_min，i′＝A、B、C、D

则各个相位的动态时间分配、如下：

其中，t_A,t_B,t_C,t_D是各个相位的开通时间；

步骤四：模拟k次搜索的结果

根据步骤一到二，得到各个模式的初始车辆数据为：x_A(0)、x_B(0)、x_C(0)、x_D(0)；根据步骤三得到第一次各个模式开通的分配时间：t_A(1)、t_B(1)、t_C(1)、t_D(1)；

那么在深度为k的宽度优先搜索中，第k次搜索时，各个相位的开通时间为：

其中，t_i′(k)表示第k次开通时第i′相位的开通时间；

则经过第k次搜索后，各个相位的剩余车辆数：

其中x_i′(k)表示第k次搜索后的第i′相位剩余车辆数量，s_i′(k)表示第k次是否开通i′相位，如果开通则s_i′(k)＝1，否则s_i′(k)＝0；

步骤五：确定搜索的最佳相位开通组合

构建十字路口问题的状态树：每一次相位选择都是A、B、C、D；假定深度为k，在深度为k的宽度优先搜索中，目标函数为：

根据步骤四，会得到4^k个组合，对于每一个组合{s_i′(j′)}，判断目标函数是否最小，如果是最小，那么{s_i′(j′)}就是深度为k的宽度优先搜索最优序列，其中j′＝1,2,…k；

步骤六：将最佳相位开通组合和时间分配给交通灯

由步骤五得到每一步交通灯绿灯开通相位{s_i′(j′)}，由步骤四，则得到每一步相应的绿灯相位开通时间，将这个最佳相位开通组合和时间分配给交通灯。