[发明专利]基于视频实时信息的城市快速路入口匝道信号控制方法

摘要

本发明提供了基于视频实时信息的城市快速路入口匝道信号控制方法，通过布设于主线上位于入口匝道与主线交汇区域的视频检测器获取入口匝道实时交通流数据和匝道车辆排队长度；根据核心控制算法计算当前入口匝道的最优调节率，并根据优化控制目标对视频数据采集周期和入口匝道信号控制周期等核心参数进行协同优化，从而计算入口匝道信号灯周期及信号控制方案。本发明通过基于视频实时交通信息对入口匝道上信号控制进行优化，反应速度更快、响应时间更短，可以更加有效的预防快速路交汇区通行能力下降现象的出现，避免交通拥堵的产生，实现快速路主线通行效率最大化。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.基于视频实时信息的城市快速路入口匝道信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)数据采集：在城市快速路的入口匝道上位于信号灯的位置、入口匝道的入口处，以及主线上位于入口匝道与主线交汇区下游布设视频检测器，通过布设的视频检测器实时提取固定周期的交通流参数信息；所述固定周期取值范围为2～10秒；所述交通流参数信息包括入口匝道与主线交汇区下游区域的交通流占有率、入口匝道的交通流量和车道排队长度，以及每一周期内由入口匝道进入快速路主线的交通流通过量；(2)根据城市快速道路该路段的历史交通流参数信息，绘制拥堵生成之前和生成之后这段时间内，交通流量、交通流占有率随时间变化曲线，确定维持入口匝道与主线交汇区下游主线交通流运行在其通行能力时的占有率阈值，预先设定入口匝道与主线交汇区下游主线交通流占有率期望值每个控制周期内，如果检测到入口匝道与主线交汇区下游主线交通流占有率超过主线交通流占有率期望值时，则降低入口匝道调节率，反之，则增加入口匝道调节率；所述入口匝道调节率是调节每一匝道控制周期内由入口匝道进入快速路的交通量；根据步骤(1)实时获取的入口匝道与主线交汇区下游区域的交通流占有率计算入口匝道调节率：其中，所述入口匝道调节率是调节每一匝道控制周期内由入口匝道进入快速路的交通量；r(k)为第k个匝道控制周期的入口匝道调节率；r(k‑1)为第k‑1个匝道控制周期的入口匝道调节率；KR是具有校准性质的参数；Oout(k‑1)为第k‑1个匝道控制周期入口匝道与主线交汇区下游的主线占有率；(3)根据步骤(1)实时获取的入口匝道的交通流量和每一周期内由入口匝道进入快速路主线的交通通过量，计算出入口匝道实时排队长度，判断入口匝道排队长度是否超过入口匝道排队长度临界值；若超过入口匝道排队长度临界值，则根据入口匝道排队长度和入口匝道需求计算入口匝道的排队控制调节率；反之，则不用调节；所述排队控制调节率是调节每一匝道控制周期内由入口匝道进入快速路的交通量；其中，入口匝道的排队控制调节率计算过程如下：(31)入口匝道车辆排队长度计算公式为：N(k)＝N(k‑1)+Tk[qoin(k)‑qoout(k)]其中，N(k)为第k个匝道控制周期最后一个检测时刻入口匝道的车辆排队长度；N(k‑1)为第k‑1个匝道控制周期最后一个检测时刻入口匝道的车辆排队长度；Tk为第k个匝道控制周期；qoin(k)为第k个匝道控制周期内进入入口匝道的交通通过量，由在入口匝道上位于信号灯的位置布设的视频检测器检测获得；qoout(k)为第k个匝道控制周期内由入口匝道进入快速路主线的交通通过量，由入口匝道入口处布设的视频检测器检测获得；(32)确定入口匝道排队长度临界值N_max为入口匝道最大排队长度；并计算入口匝道的排队控制调节率：其中，r’(k)为第k个匝道控制周期匝道的排队控制调节率；r’(k‑1)为第k‑1个匝道控制周期匝道的排队控制调节率；Kq为是具有校准性质的参数；r’max为入口匝道的最大排队控制调节率；入口匝道的车辆排队长度分级为：0～0.6Nmax为排队长可以接受范围，(0.6～0.9)Nmax为排队长可以容忍范围，0.9Nmax以上排队长度不可忍受范围；(4)计算当前入口匝道最优调节率ro(k)：ro(k)＝max{r(k),r’(k)}；(5)根据步骤(4)所获得的匝道最优调节率，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：T绿＝2sT黄＝1sT红＝Tk－T绿－T黄其中，T绿、T黄、T红分别为第k个匝道控制周期内绿灯、黄灯、红灯时间；(6)完成当前匝道控制周期内入口匝道车辆通过率最优化控制之后，进入下一个周期之内，针对获取的交通流数据，重复步骤(2)至步骤(5)的过程，获取下一周期的入口匝道最优调节率，完成下一个周期的匝道车辆通过率的最优化控制。