[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

说明书

本发明公开了一种基于宽度优先搜索的动态配时交通信号灯控制方法。本发明基于某个车道车辆越多则通过的时间越长的准则，给各个路口动态分配时间，并采用一定深度的宽度优先搜索算法给出当前应该采取的相位开通顺序。首先，根据车流数据建立交通灯绿灯开通模型；其次，确立第一次分配的时间，并采用一定深度的宽度优先搜索确立交通灯相位开通序列；最后，将此最优序列和时间分配到交通灯，并作为控制交通灯的信号。本发明有效地解决了交通路口车辆“空等”的问题，并确保了在车辆数量较多的情况下车流通行效率的高效性。

技术领域

本发明属于工业自动控制领域，涉及一种基于宽度优先搜索的动态配时交通信号灯控制方法。

背景技术

随着我国城市的快速发展，城市交通堵塞问题日益严重，一般传统的方法是拓宽道路、增加高架路和发展公共交通，以上方法或许能改善交通，但是也极大增加费用，而发展智能交通，尤其发展智能交通灯不仅能改善交通，还能减少成本费用。

在传统交通灯的控制方案中，每个周期让四个相位依次开通一个固定时间，但是由于各车道上的车辆及其通行方向的不同，因此固定时间可能会成为道路通行能力的瓶颈，甚至会出现车辆“空等”的现象。

针对交通拥堵的问题，国内外诸多学者对此进行了深入研究，其中，有人设计一种基于自行设定预置数来控制红绿灯时间的方案，但是只能做到依据具体情况人为来设置固定红绿灯的开通时间，不够灵活高效。还有以平均延误和停车次数为目标函数，采用模糊理论和遗传算法优化目标函数，这种方案需要反复迭代来得到最优结果，无法快速准确缓解交通堵塞。而现有的智能交通信号灯研究成果有如下几个缺点：一是依赖过去数据，不能及时应对突发情况；二是固定配时，不能体现不同的路况有不同的配时；三是固定相位顺序，不能反应下一个开通相位可能还是这个相位的情况。

发明内容

本发明针对上述智能交通灯的问题进行了研究，提出基于有限深度的宽度优先搜索算法来实时高效地控制交通灯，可以做到不固定相位的开通顺序和时间，即在某种情况下，可以持续开通某一相位或者让某一相位的开通时间远远长于其他相位的开通时间，从而实现高效的智能控制。

本发明的技术方案是通过车流数据采集、模型建立，构建成本函数、确定最优组合序列，实施交通灯控制等手段，确立了一种缓解交通拥堵的交通灯控制方案，利用该方法可以快速高效地缓解十字路口交通拥堵问题，解决车辆“空等”的现象。

本发明的具体方法是：

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