[发明专利]一种快速路多线交汇区智能信号灯优化控制方法

摘要

本发明公开了一种旨在避免快速路多线交汇区交通拥堵的智能信号灯优化控制方法。通过布设于多线交汇区域下游的视频检测器自动获取实时的交通流数据，根据交通流数据判断当前交汇区下游路段交通流运行状态是否过饱和；通过交汇区域及上游位置的视频检测器获取交汇区域各进口道实时车辆到达率和车辆排队长度，根据车辆排队长度调整各进口道的信号控制方案，协调控制各进口道车辆通过率。本发明基于实时的交通信息对多线交汇各进口道信号控制进行优化，可以更加有效地预防交汇区通行能力下降现象的出现，避免交通拥堵的产生，实现多线交汇通行效率最大化，其控制方法较易实施，具有广泛的应用范围和良好的应用前景。

主权项

1.一种快速路多线交汇区智能信号灯优化控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在各进口道上、交汇区处的各进口道口位置以及所述交汇区下游路段口位置设置视频检测器；在所述交汇区处的各进口道口位置上设置信号控制灯；通过视频检测器对交汇区的交通流进行实时摄像，获取道路交通流数据信息；所述交通流数据信息包括交汇区各进口道车辆排队长度和车辆到达率及交通流运行速度；所述交通流运行速度为各进口道交通流汇入交汇区的车流速度；(2)设置交汇瓶颈区两检测断面，所述交汇瓶颈区是指各进口道交汇口到通行能力不受交汇车辆影响的路段范围；将各进口道交汇口设为断面A，将通行能力不受交汇车辆影响的路段断面设为断面B；通过视频检测器获取每秒内通过断面A和断面B的车辆数，分别绘制两个断面的累积车辆数曲线图和斜累积车辆数曲线图；根据斜累积车辆数曲线，通过分析通行能力下降时刻前后的斜率，计算交汇瓶颈区通行能力以及通行能力下降幅度，得到交汇区下游路段的通行能力；所述通行能力指的是在一定的道路和交通条件下，道路上某一路段或某交叉口单位时间内通过某一断面的最大车辆数；(3)判断交汇区各进口道总的车辆到达率是否小于交汇区下游路段的通行能力，若车辆到达率小于交汇区下游路段的通行能力，则控制各进口道信号灯全为绿灯，各进口道到达车辆可直接汇入交汇区主线路段；若车辆到达率大于交汇区下游路段的通行能力，则转到步骤(4)；(4)对各进口道设置不同的放行次序与车辆通过率：(41)通过视频检测器获取交汇区各进口道实时的车辆排队长度，以排队长度最大的进口道为主要道路，车辆到达率较少的进口道为协调道路；如果多于2条线路交汇，则另排在第二位进口道为协调道路1，排在第三位的为协调道路2，……，车辆到达率排在第n位的进口道为协调道路n‑1；(42)若主要道路上的车辆到达率大于交汇区下游路段的通行能力，则主要道路信号灯根据调节率进行调节，协调道路道路为红灯；以交汇区下游路段的通行能力为基准，获得主要道路的车辆通过率，计算该进口道的信号灯调节率，所述信号灯调节率用于调节主要道路单位时间内进入交汇区的车辆数：r(k)＝Q其中，r(k)为第k个控制周期主要道路信号控制调节率；Q为交汇区下游路段的通行能力；(43)若主要道路上的车辆到达率小于交汇区下游路段的通行能力，主要道路与协调道路1、协调道路2...,协调道路i的交通到达率的和大于交汇区下游路段的通行能力，且主要道路与协调道路1、协调道路2...,协调道路i‑1的交通到达率的和小于交汇区下游路段的通行能力，则设置主要道路、协调道路1，2，…，i‑1信号灯为绿灯，协调道路i信号灯根据调节率进行调节，其余道路为红灯；其中，i≤n‑1；协调道路i的信号灯调节率计算公式为：rj(k)＝Qj其中，r_i(k)为第k个控制周期协调道路i信号灯调节率；r_j(k)为第k个控制周期协调道路j信号灯调节率，1≤j≤i‑1；Q_j为协调道路j的车辆到达率，(5)主要道路或协调道路i控制的信号配时使得一次绿灯和黄灯时间只有一辆车能够通过停车线进入快速路；根据主要道路或协调道路i的信号灯调节率确定信号灯的配时方案，包括红灯、绿灯和黄灯时间及信号周期Tk；计算公式如下：或T绿＝2sT黄＝1sT红＝Tk－T绿－T黄其中，Tk为第k个控制周期主要道路或协调道路i的信号灯控制周期；T绿、T黄、T红分别为第k个控制周期内绿灯、黄灯、红灯时间；(6)通过视频检测器获取当前控制周期内最后一个检测时刻各进口道的排队长度，在下一个周期内重复步骤(3)～(5)，确定主要道路与协调道路，动态调整各进口道信号灯的配时方案。