CN102074119A

CN102074119A - 基于地磁检测的自组织智能信号控制方法

Info

Publication number: CN102074119A
Application number: CN2011100587125A
Authority: CN
Inventors: 梁子君; 闫欢欢; 郭栋梁; 石勇; 应世杰
Original assignee: Anhui Keli Information Industry Co Ltd
Current assignee: Anhui Keli Information Industry Co Ltd
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明涉及一种基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：（1）车辆检测器检测交叉口各个车道进口的车流量，并将该车流量数据实时上传至信号控制机或后台；（2）信号控制机或后台计算交叉口每个信号相位车道的平均饱和度X，根据平均饱和度X的大小控制交通信号灯。本发明利用车辆检测器检测车流量，并将车流量信息数据发送至信号控制机，信号控制机根据车流量信息计算交叉口每个信号相位车道的平均饱和度X，根据不同的平均饱和度X采取相应的控制方式去控制交通信号灯，本发明充分地利用了绿灯时间，能够有效地消除路口绿灯空放现象，提高了通行效率。

Description

基于地磁检测的自组织智能信号控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能信号控制方法，尤其是一种基于地磁检测的自组织智能信号控制方法。

背景技术

目前，国际上应用最为广泛、技术较为成熟的智能信号控制***主要包括绿信比、周期、相位差优化技术SCOOT(Split Cycle Offset Optimizing Technique)、悉尼自适应交通控制***SCATS(Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)和交通网络研究工具TRANSYT(Traffic Network Study Tool)等***。其中，SCOOT***的相位无法自动增减，相序无法自动改变，现场安装调试时相当繁琐，对于交通量接近饱和或者己经饱和的交通状态，控制效果并不理想；SCATS***没有实时交通模型，而是根据类饱和度和综合流量从既定方案中选择信号控制参数，限制了控制参数的优化程度，选择相位差方案时，无车流实时信息反馈，可靠性低，无法检测到排队长度，难以消除拥挤；TRANSYT***无法适应交通流的动态变化，而且计算量很大，很难获得整体最优的配时方案，需要大量的路网几何尺寸和交通流数据的支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现路口自适应控制、有效提高路口的通行效率和绿灯利用率、减少停车延误的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）车辆检测器检测交叉口各个车道进口的车流量，并将该车流量数据实时上传至信号控制机或后台；

（2）信号控制机或后台计算交叉口每个信号相位车道的平均饱和度X，根据平均饱和度X的大小控制交通信号灯。

由上述技术方案可知，本发明利用车辆检测器检测车流量，并将车流量信息数据发送至信号控制机，信号控制机根据车流量信息计算交叉口车道的平均饱和度X，根据不同的平均饱和度X采取相应的控制方式去控制交通信号灯，本发明充分地利用了绿灯时间，能够有效地消除路口绿灯空放现象，提高了通行效率。

附图说明

图1是本发明中车辆检测器和信号控制机的布置图；

图2是本发明的工作流程图；

图3、4分别是本发明中全感应控制方式、半感应控制方式的控制流程图；

图5是本发明中自适应控制方式的控制流程图。

具体实施方式

一种基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：首先，车辆检测器检测交叉口各个车道进口的车流量，并将该车流量数据实时上传至信号控制机2；接着，信号控制机2计算交叉口车道的平均饱和度X，根据平均饱和度X的大小控制交通信号灯，如图1所示。每个车道的饱和度成为相位饱和度x，而平均饱和度X是各个相位饱和度x的平均值。

如图1所示，所述的车辆检测器采用无线地磁车辆检测器1，无线地磁车辆检测器1布置在交叉口各向车道进口的停车线后两米至五米处，所述的信号控制机2布置在交叉口的旁侧，所述的车辆检测器的接收主机与信号控制机2的信号输入端相连，所述信号控制机2的信号输出端与交通信号灯相连。

所述信号控制机2每隔两个小时统计交叉口车道流量值q和绿灯时间g，并由公式平均饱和度

Figure 2011100587125100002DEST_PATH_IMAGE001

计算该时间间隔内的交叉口车道平均饱和度X。

交叉口的总饱和度是指饱和程度最高的相位所达到的饱和度值，而并非各相位饱和度之和，用x表示。对整个交叉口来说，若x＜1，则全部相位的饱和度也都小于1。这意味着这个交叉口将在不饱和状态下运行，否则该交叉口将处于饱和或过饱和状态。

其中饱和度、绿灯时间的计算公式如下：

式中：

x—相位饱和度；

N--车道通行能力；

Q—车道实际流量折算值，单位pcu/h；

q--一次相位绿灯时间内的最大车道流量值；

—周期时长(s)；

g—相位绿灯时间(s)；

S—车道饱和流量值，指在一次连续绿灯时内，交叉口进口道上连续车队能够通过进口道停车线换算为小客车的最多车辆数，单位pcu/h。

从公式（1）可以看出，在车道饱和流量值一定的情况下，流量越大、绿灯时间越短，则饱和度越高；流量越小、绿灯时间越长，则饱和度越低。

若0.4≤平均饱和度X＜0.6，信号控制机2采用感应控制方式控制交通信号灯；若0.6≤平均饱和度X＜1，信号控制机2采用自适应控制方式控制交通信号灯；若平均饱和度X≥1，信号控制机2采用多时段定周期控制方式控制交通信号灯。

如图5所示，当采用自适应控制方式时，信号控制机2每隔10个周期进行一次判断调整，若80%＜相位饱和度x＜ 90%，则不调整；否则，调整该相位的绿灯配时g，若相位饱和度x≤80%，则缩短该相位的绿灯配时g，若相位饱和度x≥90%，则延长该相位的绿灯配时g，最小绿灯时间≤绿灯配时g≤最大绿灯时间。当车流量减少时，交叉口的饱和度降低，信号控制机2自动缩短周期，以减少等待时间，减少延误；当车流量增加时，交叉口的饱和度提高，***自动调整相位绿灯通行时间，以合理分配各相位通行效益，提高路口通行效率。

在进行自适应控制时，为使交叉口通行效率达到最高，相位饱和度应保持在80%-90%。因此根据流量变化，以相位饱和度x作为控制参数，及时调整相位绿灯时间，使相位饱和度x控制在80%-90%之间，实现路口自适应控制，能有效提高路口的通行效率和绿灯利用率，减少停车延误。

经研究表明，如果方案变换过于频繁（小于10min），则容易影响***的稳定性以及路***通的平稳性。因此，考虑车流量变化的实时性，信号控制机2需每隔10个周期，即10～20分钟进行一次判断调整，若相位饱和度x在（80%，90%）以内，则不作调整，以保持信号连续性；若相位饱和度x不在（80%，90%）以内，则调整该相位的绿灯配时g。当需要调整路口相位绿灯时间时，由于流量在一定时间间隔内波动不大，取10个周期（本次采样的8个周期以及上一次采样的最后2个周期）的相位车道流量最大值（Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7，Q8，Q9，Q10）去掉当中最大值和最小值再作平均得出相位车道流量值q，则把相位饱和度x=80%代入公式（2），得出该相位的绿灯配时g，为了保证调整绿灯时间的安全性，则g在（Gmin ，Gmax）之间，即若g＜ Gmin，则g= Gmin，即若g＞ Gmin，则g= Gmax。

当采用多时段定周期控制方式时，每个相位的绿灯配时g均为最大绿灯时间。此时路口已达到过饱和状态，选择多时段定周期控制方式，优化各相位的绿信比，增大路口的信号周期，以有序平稳的疏导拥堵交通，减少二次停车现象。其中定周期控制方案采用离线方案选择式，即交通工程师根据路***通量情况预先设定多种有效缓解交叉口过饱和的绿信比方案，***根据交叉口饱和度选择合适的绿信比方案。

如图3、4所示，所述感应控制方式分为全感应控制方式和半感应控制方式，若次干道车流量较少，在主干道上布置无线地磁车辆检测器1，采用半感应控制方式；反之，在主、次干道上均布置无线地磁车辆检测器1，采用全感应控制方式。根据两相交道路的饱和度差异程度选择全感应或半感应控制方式，充分利用绿灯时间，有效消除路口绿灯空放现象，提高通行效率。

如图3、4所示，当采用半感应控制方式时，主干道显示绿灯，判断主干道绿灯是否达到主干道最小绿灯时间，若没有达到主干道最小绿灯时间，则返回主干道显示绿灯，若达到主干道最小绿灯时间，则判断主干道是否有车，若主干道没有车，次干道显示绿灯，若主干道有车，则判断是否到达主干道最大绿灯时间，若达到主干道最大绿灯时间，次干道显示绿灯，若没有达到主干道最大绿灯时间，返回主干道显示绿灯。

如图3、4所示，当采用全感应控制方式时，主干道显示绿灯，判断主干道是否有车，若主干道有车，则判断是否到达主干道最大绿灯时间，若达到主干道最大绿灯时间，次干道显示绿灯，若没有达到主干道最大绿灯时间，返回主干道显示绿灯；若主干道没有车，判断次干道是否有车，若次干道有车，次干道显示绿灯，若次干道没有车，判断是否达到主干道最小绿灯时间，若达到主干道最小绿灯时间，次干道显示绿灯，若没有达到主干道最小绿灯时间，返回主干道显示绿灯。

如图3、4所示，次干道显示绿灯，判断次干道是否有车，若次干道有车，则判断是否到达次干道最大绿灯时间，若达到次干道最大绿灯时间，主干道显示绿灯，若没有达到次干道最大绿灯时间，返回次干道显示绿灯；若次干道没有车，判断主干道是否有车，若主干道有车，主干道显示绿灯，若主干道没有车，判断是否达到次干道最小绿灯时间，若达到次干道最小绿灯时间，主干道显示绿灯，若没有达到次干道最小绿灯时间，返回次干道显示绿灯。

当相位（尤其是左转相位）饱和度过低，即相位饱和度x＜0.4，左转相位与同向直行相位进行合并，以减少绿损，提高通行效率。反之，当相位（尤其是左转相位）饱和度偏高，即相位饱和度x＞0.5，左转相位与同向直行相位进行分离，以减少交通干扰。

本发明运行一周左右时间后，形成交叉口平均日交通量曲线和平均日饱和度曲线（每天形成的曲线值再进行平均所得），进而可预测交叉口未来几天交通量和饱和度的变化趋势，***则可根据该变化趋势进行方案自学习控制，继而自动选择合适的控制方案。

Claims

1.一种基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：

2.根据权利要求1所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：所述的车辆检测器采用无线地磁车辆检测器，无线地磁车辆检测器布置在交叉口各向车道进口的停车线后两米至五米处，所述的信号控制机布置在交叉口的旁侧，所述的车辆检测器的接收主机与信号控制机的信号输入端相连，所述信号控制机的信号输出端与交通信号灯相连。

3.根据权利要求1所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：所述信号控制机每隔两个小时统计交叉口车道流量值q和绿灯时间g，并由公式平均饱和度

计算该时间间隔内的交叉口车道平均饱和度X。

4.根据权利要求1所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：若0.4≤平均饱和度X＜0.6，信号控制机采用感应控制方式控制交通信号灯；若0.6≤平均饱和度X＜1，信号控制机采用自适应控制方式控制交通信号灯；若平均饱和度X≥1，信号控制机采用多时段定周期控制方式控制交通信号灯。

5.根据权利要求4所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：当采用自适应控制方式时，信号控制机每隔10个周期进行一次判断调整，若80%＜相位饱和度x＜ 90%，则不调整；否则，调整该相位的绿灯配时g，若相位饱和度x≤80%，则缩短该相位的绿灯配时g，若相位饱和度x≥90%，则延长该相位的绿灯配时g，最小绿灯时间≤绿灯配时g≤最大绿灯时间。

6.根据权利要求4所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：当采用多时段定周期控制方式时，每个相位的绿灯配时g均为最大绿灯时间。

7.根据权利要求4所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：所述感应控制方式分为全感应控制方式和半感应控制方式，若次干道车流量较少，在主干道上布置无线地磁车辆检测器，采用半感应控制方式；反之，在主、次干道上均布置无线地磁车辆检测器，采用全感应控制方式。

8.根据权利要求7所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：当采用半感应控制方式时，主干道显示绿灯，判断主干道绿灯是否达到主干道最小绿灯时间，若没有达到主干道最小绿灯时间，则返回主干道显示绿灯，若达到主干道最小绿灯时间，则判断主干道是否有车，若主干道没有车，次干道显示绿灯，若主干道有车，则判断是否到达主干道最大绿灯时间，若达到主干道最大绿灯时间，次干道显示绿灯，若没有达到主干道最大绿灯时间，返回主干道显示绿灯。

9.根据权利要求7所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：当采用全感应控制方式时，主干道显示绿灯，判断主干道是否有车，若主干道有车，则判断是否到达主干道最大绿灯时间，若达到主干道最大绿灯时间，次干道显示绿灯，若没有达到主干道最大绿灯时间，返回主干道显示绿灯；若主干道没有车，判断次干道是否有车，若次干道有车，次干道显示绿灯，若次干道没有车，判断是否达到主干道最小绿灯时间，若达到主干道最小绿灯时间，次干道显示绿灯，若没有达到主干道最小绿灯时间，返回主干道显示绿灯。

10.根据权利要求7或9所述的基于地磁检测的自组织智能信号控制方法，其特征在于：次干道显示绿灯，判断次干道是否有车，若次干道有车，则判断是否到达次干道最大绿灯时间，若达到次干道最大绿灯时间，主干道显示绿灯，若没有达到次干道最大绿灯时间，返回次干道显示绿灯；若次干道没有车，判断主干道是否有车，若主干道有车，主干道显示绿灯，若主干道没有车，判断是否达到次干道最小绿灯时间，若达到次干道最小绿灯时间，主干道显示绿灯，若没有达到次干道最小绿灯时间，返回次干道显示绿灯。