[发明专利]一种基于宽度优先搜索的动态配时交通信号灯控制方法

摘要

本发明公开了一种基于宽度优先搜索的动态配时交通信号灯控制方法。本发明基于某个车道车辆越多则通过的时间越长的准则，给各个路口动态分配时间，并采用一定深度的宽度优先搜索算法给出当前应该采取的相位开通顺序。首先，根据车流数据建立交通灯绿灯开通模型；其次，确立第一次分配的时间，并采用一定深度的宽度优先搜索确立交通灯相位开通序列；最后，将此最优序列和时间分配到交通灯，并作为控制交通灯的信号。本发明有效地解决了交通路口车辆“空等”的问题，并确保了在车辆数量较多的情况下车流通行效率的高效性。

主权项

1.一种基于宽度优先搜索的动态配时交通信号灯控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：测量数据和构建模型以交通灯为中心，测出边长500米的正方形区域内所有的车辆，包括等待通过静止不动的，以及即将进入等待序列的；假设可以测得所有车道的汽车数量：x_ij(i＝E,N,W,S；j＝1,2)                   (1)其中，j＝1代表向左转的车辆；j＝2代表直行的车辆；i＝E代表来自东方的车辆；i＝N代表来自北方的车辆；i＝W代表来自西方的车辆；i＝S代表来自南方的车辆；设在一个车辆绿灯开放周期T内，有A、B、C、D四种相位：A相位：南北方向的车道可以左拐，其他车道禁止通行；B相位：南北方向的车道可以直行，其他车道禁止通行；C相位：东西方向的车道可以左拐，其他车道禁止通行；D相位：东西方向的车道可以直行，其他车道禁止通行；另设直行的车流为每秒v₁辆，转弯走向的车流为每秒v₂辆，其中考虑直行车速大于转弯，则约定：v₁>v₂步骤二：计算相位平均车辆计算各个相位的平均车辆步骤三：计算各相位的开通时间考虑到实际车辆通行十字路口要有一定时间，设定动态分配时间的最低值t_min，即：t_i>t_min(i＝A、B、C、D)则各个相位的动态时间分配、如下：其中，t_A,t_B,t_C,t_D是各个相位的开通时间；步骤四：模拟k次搜索的结果根据步骤一到二，得到各个模式的初始车辆数据为：x_A(0)、x_B(0)、x_C(0)、x_D(0)；根据步骤三得到第一次各个模式开通的分配时间：t_A(1)、t_B(1)、t_C(1)、t_D(1)；那么在深度为k的宽度优先搜索中，第k次搜索时，各个相位的开通时间为：其中，t_i(k)表示第k次开通时第i相位的开通时间；则经过第k次搜索后，各个相位的剩余车辆数：其中x_i(k)表示第k次搜索后的i相位剩余车辆数量，s_i(k)表示第k次是否开通i相位，如果开通则s_i(k)＝1，否则s_i(k)＝0；步骤五：确定搜索的最佳相位开通组合构建十字路口问题的状态树：每一次相位选择都是A、B、C、D；在本发明中假定深度为k，在深度为k的宽度优先搜索中，目标函数为：根据步骤四，会得到4^k个组合，对于每一个组合，{s_i(j)}(i＝A、B、C、D；j＝1,2,…k)，判断目标函数是否最小，如果是最小，那么{s_i(j)}就是深度为k的宽度优先搜索最优序列；步骤六：将最佳相位开通组合和时间分配给交通灯由步骤五得到每一步交通灯绿灯开通相位{s_i(j)}，由步骤四，则得到每一步相应的绿灯相位开通时间，将这个最佳相位开通组合和时间分配给交通灯。