[发明专利]单点交叉口交通信号控制方法

说明书

本发明公开了单点交叉口交通信号控制方法，涉及智能交通控制技术领域，该方法包括：分别获取两个方向车道的车道交通状态信息；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以及车流量；确定信号灯的切换周期；在每个切换周期，根据车道交通状态信息确定两个方向的车道上是否有等待车辆；当两个方向的车道上均有等待车辆时，根据车道交通状态信息、车道的等待时间代价函数和车辆排队数量分别计算两个车道的通行适合度函数；根据两个车道的通行适合度函数，控制两个车道对应的信号灯的相位。本发明能够降低交叉口车辆最大延误，同时避免浪费车道占有率。

技术领域

本发明涉及智能交通控制技术领域，尤其是涉及单点交叉口交通信号控制方法。

背景技术

交叉口是一个复杂的系统，有各个方向交通流的交织与分流，交叉口区域内车辆的启动、停车、加减速等行为的发生率明显高于其他路网区域，对车流运行的整体连贯性造成负面影响，从而产生交通延误。交叉口处通常设置有交通信号灯，合理控制交叉口处交通信号，可以提升交叉口通行能力，减少交叉口车辆延误，有效缓解城市拥堵。

目前的交通信号控制大致分为三类：

(1)定时控制。定时控制主要是将一天分为若干控制时段，根据每个控制时段的交通量设置不同的信号控制方式，定时控制无法根据交叉口的流量动态和实时地调整信号控制参数，存在时效性差的问题，通常需要在一定的时间间隔内对现有的信号控制方案进行调整。

(2)感应式控制。感应式控制要求采集交叉口各条导向车道内的交通流数据，自机动车相位的最小绿灯时长结束时刻开始，评估机动车相位的交通需求，决定是否切断机动车相位的绿灯。该控制方式无法精准评估机动车相位的交通需求，很可能生成不合理的绿灯切断决定，拉低交叉口的整体性能，而且配时存在延迟，无法满足交通配时实时性要求。

(3)自适应控制。自适应控制方式监测并预测交叉口的车辆到达规律和(或)车辆消散规律；建立以最小化车辆总延误、车辆平均延误、车辆总停车次数、车辆总排队长度等为目标的优化模型，在线生成交叉口的相位显示顺序、机动车相位的绿灯时长等；但是很多模型较为复杂，很难求解。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种单点交叉口交通信号控制方法，采用以精准测量数据为基础，多角度多维度评估交叉口交通通行状态，迭代计算给出通行相位，以降低交叉口车辆最大延误，同时避免浪费车道占有率。

为此，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种单点交叉口交通信号控制方法，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：