[发明专利]在网联车辆环境下的自适应交通信号灯控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种网联车辆环境下的自适应交通信号灯控制方法及系统，其中方法包括以下步骤：获取道路交叉口一定范围内网联车辆的数据信息；获取道路交叉口交通信号控制器的数据信息；根据获取的数据信息计算整个交叉口的加权平均控制延误时间，并判断交通状态；若为自由流或者稳定流，则运行上一周期的交通灯的信号时序；若为接近饱和流或者饱和流，则进行自适应信号控制，根据车辆到达率和车辆队列长度计算每个交叉口不同方向的绿灯时长及信号灯最优周期时长；若为强制流，则进行关键车道交通量的定时周期控制。本发明避免了车流量高峰时由于固定的交通信号灯时间而造成的车辆拥堵现象，也减少了车流量少时造成的不必要的延误。

技术领域

本发明属于道路交通技术领域，具体涉及一种在网联车辆环境下的自适应交通信号灯控制方法及系统。

背景技术

随着汽车保有量的不断增加，城市的交通问题日益凸显。如何根据实际交通流量有效地、自适应控制交通信号灯，提高交通通行效率，减少延误，是当前急需解决的问题之一。

目前，城市交叉口交通信号灯控制方式分为定时控制和感应控制两种方式。传统的定时交通控制非常适合每天的交通量和模式保持一致的密集型交叉口，但无法适应交通流非计划性的波动。当交通量到达路口为随机变量时，车辆通行交叉口往往效率低下。感应控制又分为半感应控制和全感应控制两种：半感应交叉口信号控制系统在设定预定值时，主干道路上的车速应小于60km/h，与主干道路交叉的次干道路的交通需求较小，探测器沿次干道路放置。全感应交叉口信号灯控制，在交叉道路上均安装探测器，常用于两条主干街道交叉的十字路口，适用于在一天时间内两条主干道路的交通流量波动较大的情况。虽然上述响应系统会根据当前的交通状况来调整时间，但它只能通过一个预先设定的循环程序进行响应，找到与实际情况最接近的预设程序进行匹配。以上交通信号灯控制系统如若根据交通流动态控制信号灯，都需要安装相应检测设备。

自适应交通灯控制系统实时创建一个全新的时序，该时序基于交通量调整红绿灯时长和相位。从现有的交通自适应控制系统发展过程来看，分为五个阶段：第一代以TRANSYT、MAXBAND为代表的离线多时段定时控制，第二代以澳大利亚的SCATS、英国的SCOOT系统为代表的集中式自适应控制系统，第三代以OPAC、RHODES、TASS、BALANCE为代表的分布式自适应控制系统，与第二代控制思想相似，第四代为综合交通管理和控制系统，它可以实现网络流量的综合管理，第五代以INSYNC、AFT为代表的自学习自适应控制模型，基于经验信息和实时交通状况，减轻了决策优化的计算负担。目前，SCAT和SCOOT是国内外公认使用最好的城市交通控制系统。由于我国实行混行交通模式，交通量随机波动大、车辆类型多等因素，通过历史数据建立数学模型不准确，不能实现较为理想的控制状态。

传统的定时交通信号灯弊端明显,感应控制的交通信号灯实时性较差，不能应对车流量有较大波动的情况。个别发达城市在少数路口安装的智能控制信号灯，技术实现复杂，无法适用于当前设备，成本高，现阶段大规模普及不现实。

现有的具有固定周期的自适应交通控制理论、方法和技术存在一定的不足，主要有以下几个方面：

(1)现有的静态交通预测和时序方案模型不具备学习能力。因此，只有当网络流量模式显著变化时，相关部门才会重新校准模型参数。

(2)随着交通网络规模的不断扩大，采用集中控制的大规模区域路网难以保证数据传输的质量。

(3)区域路网缺乏对实际交通波动的及时响应，很难实现实时控制。

(4)现有的交通控制方法大多简化了控制约束条件，建立了精确的数学模型，但这些方法与实际的交通流情况不同，控制效果差。