[发明专利]单点交叉口交通信号控制方法

权利要求书

1.一种单点交叉口交通信号控制方法，其特征在于，所述单点交叉口的东西车道的入口处设置有第一信号灯和第一停止线，南北车道的入口处设置有第二信号灯和第二停止线；所述方法包括：

分别获取所述东西车道和所述南北车道的车道交通状态信息；所述车道交通状态信息包括：当前时刻任一辆车的行驶速度、平均车头间距、任一车辆距离相应停止线的距离、任一车辆前方的等待车辆数、车辆排队数量以及车流量；

确定所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期；

在每个切换周期，根据所述车道交通状态信息确定所述东西车道的入口和所述南北车道的入口是否有等待车辆；

当所述东西车道的入口和所述南北车道的入口均有等待车辆时，根据车道的等待时间代价函数和车辆排队数量分别计算所述东西车道和所述南北车道的通行适合度函数；所述车道的通行适合度函数采用如下方式计算：

J＝f(Wtim,H)＝ω₁×Wtim+ω₂×H；

其中，ω₁，ω₂为权重系数；H为所述车道的排队车辆数；Wtim为由车道的等待时间代价函数计算出的所述车道的停止线后检测区域内每台车辆需要等待时长的总和；所述车道的等待时间代价函数如下：

其中：Wtim为所述车道的停止线后检测区域内每台车辆需要等待时长的总和；i代表第i时刻；j代表车道上第j辆车；δ为信号灯转换时间常数；λ_gap为绿间隔；n为所述车道的停止线后检测区域内所有等待通行车辆的总数；G_i为第i时刻所述车道对应的信号灯绿灯时长，G_i根据第i时刻所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期、所述车道的车流量比以及所述东西车道和所述南北车道的车流量比之和计算得到；t_ij表示当红灯亮启时，第i时刻车辆j到达停车线时红灯已亮的时间；t_ij根据第i时刻车辆j的行驶速度、平均车头间距、车辆j距离相应停止线的距离以及车辆j前方的等待车辆数计算得到；

根据所述东西车道和所述南北车道的通行适合度函数，控制所述第一信号灯和所述第二信号灯的相位，包括：

设所述第一信号灯当前相位为绿灯，在经过所述第一信号灯的最小绿灯时长之后，比较所述东西车道的通行适合度函数值和所述南北车道的通行适合度函数值；

若所述东西车道的通行适合度函数值小于所述南北车道的通行适合度函数值，则控制所述第一信号灯和所述第二信号灯切换相位；

若所述东西车道的通行适合度函数值大于等于所述南北车道的通行适合度函数值，则保持所述第一信号灯和所述第二信号灯的不变；

若所述第一信号灯绿灯时长达到最大时长或所述第二信号灯绿灯时长达到最大时长，则控制所述第一信号灯和所述第二信号灯切换相位。

2.根据权利要求1所述的一种单点交叉口交通信号控制方法，其特征在于，t_ij由公式计算：

其中：v_j为辆车j的行驶速度，d为平均车头间距；S_j为车辆j距离停止线的距离；l_j为车辆j前方的等待车辆数。

3.根据权利要求1所述的一种单点交叉口交通信号控制方法，其特征在于，确定当前时刻所述第一信号灯和所述第二信号灯的信号切换周期，包括：

根据韦伯斯特配时法，第i时刻信号周期为：

其中，λ_i为第i时刻车辆启动损失时间；η_i为第i时刻所述东西车道车流量比η_1i和所述南北车道车流量比η_2i之和，即η_i＝η_1i+η_2i；q_1i为第i时刻所述东西车道的车流量；q_1i为第i时刻所述南北车道的车流量；s为车道饱和车流量。