[发明专利]基于元胞自动机的城市交通信号自组织控制方法

摘要

一种基于元胞自动机的城市交通信号自组织控制方法，将城市交通信号控制系统作为交通网络处理，每个路口作为具有自主采集和处理信息功能的智能体，系统依靠网络的自组织实现每个路口交通信号控制的动态决策。用属性矩阵表达本地路口及其相邻路口的状态信息，相连路口的关系用相对方位进行描述，将交通信号控制系统建立为一个具有元胞自动机特征的虚拟网络模型，系统中的任意当前路口根据其本身以及相邻路口的路况信息，在控制规则驱动下实现路口信号状态的动态迁移，完成交通信号的自组织控制。本发明实现了城市交通信号动态自组织实时控制，优化了城市交通运营环境，提高了城市道路利用率。

主权项

1、一种基于元胞自动机的城市交通信号自组织控制方法，其实现包括如下步骤：1)各交通路口的实时信息采集处理：利用每个路口进车路段安装的车辆检测传感器，检测进入路口等待车辆数以及当前车辆运行状态，通过有线或无线的方式在本地路口与相邻路口之间实行双向实时通信，实现路口信息的共享；2)交通信号自组织控制模型的建立：将系统内每个路口视为一个单元，用属性矩阵表达本地路口及其相邻路口的状态信息，相连路口的关系用相对方位进行描述，将交通系统表达成一个时空离散的、具有元胞自动机特征的虚拟自组织网络，所有演化过程都在以属性矩阵为基础的虚拟元胞自动机网络上运行；3)交通信号自组织控制规则的制定：交通信号控制系统采用单路口独立控制和多路口自组织控制等两套规则，单路口独立控制规则反映本地路口状态决策的机理，实现路口交通需求的响应控制，多路口自组织控制规则反映路口间压力缓解的演化机理，自组织控制规则采用分层递进的方法，将交通信号的元胞自动机模型分为信息层、状态层和信号灯层，相应的自组织规则分为信息规则和状态规则，信息规则是将路口各进车路段等待或运行的车辆数与相应路段容量的比值定义为路口该方向的运行压力，并作为交通系统元胞自动机模型演化的状态，状态规则的原则是在缓解压力过大路口的同时，提高空闲路口的道路利用率，用本地路口自组织演化后的虚拟状态与下一采样周期内的本地路口初始状态进行比较，并且，比较仅在初始状态绿灯相位空闲的路口上进行，然后根据状态的差值和连接路段的距离来决策交通系统的信号模式。