[发明专利]基于道路实时容量的交通灯智能控制方法

说明书

一种基于道路实时容量的交通灯智能控制方法，包括以下步骤：步骤1，根据实时车流量信息计算相位初始绿灯时长，并利用算法优化各相位绿灯时长；步骤2，判断绿灯时长是否合理，进行微调避免某个相位绿灯时长过长引起交通拥堵；步骤3，根据实时车流量信息计算道路流量处理能力，并结合车辆排队长度、车辆平均等待时间计算相位优先级；步骤4，将相位绿灯时长以及相位顺序作用于交通灯；具有通过合理利用相邻道路实时容量来解决道路拥堵问题的特点。

技术领域

本发明属于交通通信技术领域，具体涉及基于道路实时容量的交通灯智能控制方法。

背景技术

根据商务部统计数据显示2019年中国汽车保有量达2.5亿辆。最初人类发明汽车是为了给自己的出行和生活带来便利，但是随着车辆数的激增，交通拥堵日益严重，反而在一些情况下给人们出行带来不便，同时引发了不少社会问题，比如交通事故的频发、空气污染严重和交通拥堵等等，这些问题不仅影响了人们出行的舒适度、污染了环境还阻碍了城市的发展。因此需要一种通信技术缓解上述问题。研究发现在交通路口实现高效的交通信号灯控制是缓解城市拥堵，提高城市交通运行效率的重要有效手段之一。近几年车联网技术、5G研究、自动驾驶等技术的发展助力了智能交通的发展。

智能交通灯是实现智能交通的重要组成部分之一。目前交通灯常见的控制方法有三种：定时控制、感应控制和自适应控制。前两种方法不能很好的根据实时交通流调整交通灯，难以满足日益增长的交通需求。而自适应交通灯控制通过实时的交通流信息及时动态地调整交通灯相位与时长，能有效地缓解交通拥堵。因此自适应交通灯成为了交通灯控制的研究热点。

自适应交通灯控制常与各种算法相结合，比如模糊逻辑控制、遗传算法、神经网络、计算机视觉和强化学习等等。事实上缓解某个路口的交通拥堵需要其相邻路口进行配合，一旦配合不合理会造成拥堵的快速扩散。而现有的自适应交通灯控制方法大都考虑排队长度而没有考虑道路剩余容量对相邻路口的影响。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于道路实时容量的交通灯智能控制方法，具有通过合理利用相邻道路实时容量来解决道路拥堵问题的特点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种基于道路实时容量的交通灯智能控制方法，包括以下步骤：

步骤1：根据实时车流量信息计算相位初始绿灯时长，并利用算法优化各相位绿灯时长；

步骤2：判断绿灯时长是否合理，进行微调避免某个相位绿灯时长过长引起交通拥堵；

步骤3：根据实时车流量信息计算道路流量处理能力，并结合车辆排队长度、车辆平均等待时间计算相位优先级；

步骤4：将相位绿灯时长以及相位顺序作用于交通灯。

所述步骤1，具体做法是，定义：车辆以λ为参数的泊松流到达路口；车辆能知道自己的车速v和当前所处位置；为表述方便，设定初始绿灯时长采取行为后绿灯时长为a秒；各车道第一辆没排队的车到达形成车辆排的时间为t，若t＞a表示没有停车等待的车辆部分没有收益也没有惩罚，

根据车辆排队长度预先计算各相位初始绿灯时长，

OriginalGreenTime_i,s(k)＝LPQ_I,s(k)×η+δ (1)

其中LPQ_i,s(k)表示车辆排队长度，η是车辆通过路口所需的时间，δ是对车辆启动延迟的补偿量，

状态S：车道中车辆的位置和速度组成，各道路靠近停止线的225m道路部分，每7.5m划分为一个小格；根据实时车辆排队信息，在对应的道路车辆位置矩阵中标记有车的格为1，无车的格为0；若有车辆横跨两个格则将车头所在的格视为1，另一个视为0；

行为A：交通灯的控制行为共有三种，如下所示：