CN102867424A - 一种区域协调交通控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通控制领域，尤其涉及区域协调交通控制方法。一种区域协调交通控制方法，该区域协调交通控制方法中所述的区域是五交叉口区域，控制方法是通过检测器数据采集，数据库数据存储以及计算机数据处理，最后进行动态的交通信号区域协调控制，即输出并控制各个交通灯的红绿灯亮灯时刻。这种控制方案的优点是：优化通车时间、通车效率高，应用效果好。

Description

一种区域协调交通控制方法

技术领域

本发明涉及交通控制领域，尤其涉及区域协调交通控制方法。

背景技术

在进入90年代之后，随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断发展完善，城市交通控制开始向信息化、智能化方向发展，即采用计算机(路口计算机、区域主计算机和控制中心计算机)联网控制，根据交叉口的实时交通流量，通过研制的交通模型和软件确定交叉口红绿灯配时方案，实现整个交通路网的配时优化，目前已经形成了多种城市智能交通控制***，如在实践中广泛应用的SCOOT***、SCATS***。

通过对我国城市交通现状的研究，发现造成交通拥堵的原因是多方面的，有道路***本身的原因，也有交通管理和控制以及城市土地利用开发等方面的原因，而交叉口作为道路网中交通通行能力的“咽喉”，交通行为更为复杂，易遭受到交通环境、人流、车流的影响，是交通阻塞和事故的多发地，成为影响城市道路通行能力的“瓶颈”。我们需要一种以交叉口为基本单位的区域控制方法，来协调控制各个交叉口的红绿灯。

目前在交通控制领域也产生了很多控制方法，但大多都过于简单机械。比如，通过理想状态下对通车环路进行约束，这种环路约束仅仅对理想通车状态下的计算机数据处理，没有前提和制约，常会导致环路周边和下游车流通车极其不合理，因此对环路约束缺乏综合处理，也是导致没有高效可用的区域交通控制方法的一大原因。区域交通控制应当是动态和静态结合的，针对不同种类区域做特定计算的，现实生活中区域非常多，不可能通过一种通用方法一次性解决所有复杂的区域交通控制问题并带来很好的效果。因此有必要对区域分类，比如一种如图1所示的五交叉口的区域，就是现实道路中存在非常广泛的区域。该区域由多条车道连接五个交叉口组成，每个交叉口是由两条车道相互垂直交叉构成的十字交叉口，其中十字交叉口规则排列，现有交通控制领域对单交叉口的控制方案枚不胜举，但对区域交通的控制方案却非常少，尤其是针对上述这类五交叉口的区域。

除此之外，现有的交通控制方法基本上都是通过计算机计算出绿灯时间间隔，然后输至交通信号灯中，再考虑到合理性，即绿灯时间不会选择少于10秒，也不会大于60秒，因此无论如何控制，在考虑到现在合理性因素方面，绿灯时间范围一般在10-60秒之间。因此交通控制方法就是在绿灯时间范围一般在10-60秒之间的范围内进行进一步约束，使之合理。现有的绿灯时间的取值范围一般在10-60秒之间计算出的一个平均值来优化，该平均值固定不变，不随车流量、左转率灯因素变化，这种控制方法考虑因素少，是静态的控制方法，没有考虑动态变化的通车因素，即没有合理利用动态的通车数据作进一步优化，导致通车效率并不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种区域协调交通控制方法，该交通控制方法通过交通信号灯控制并优化通车时间，提高区域的通车效率。

本发明解决上述技术问题，采用以下技术方案：

一种区域协调交通控制方法，所述区域由多条车道连接五个交叉口组成，每个交叉口是由两条车道相互垂直交叉构成的十字交叉口，其中四十字交叉口规则排列，车道连接四个十字交叉口形成井字形的第一控制子区域；另一个交叉口处在其中一条车道的直线延伸段，该交叉口中相互垂直的两个路口分别连接上游两组平行车道上的两个交叉口，另一个交叉口通过车道与其上游两组平行车道上的两个交叉口相连形成第二控制子区域；

十字交叉口的四个延伸方向分别用A、C、B和D代表，十字交叉口的交叉中心用O代表；所述十字交叉口中相互垂直交叉的两条车道均是来回双行车道，其中一条车道是由A经过O直行向B或由B经过O直行向A的来回双行车道，另一条与其垂直的车道是由C经过O直行向D或由D经过O直行向C的来回双行车道；

每个交叉口有8个车辆行驶的有效控制方向，分别：

用数字1表示B驶向O处左转驶向D的控制方向，

用数字2表示A经过O处直行驶向B的控制方向，

用数字3表示D驶向O处左转驶向A的控制方向，

用数字4表示C经过O处直行驶向D的控制方向，

用数字5表示A驶向O处左转驶向C的控制方向，

用数字6表示B经过O处直行驶向A的控制方向，

用数字7表示C驶向O处直行驶向B的控制方向，

用数字8表示D经过O处直行驶向C的控制方向，

上述8个控制方向在控制领域分别对应8个相位，第1相位、第2相位、第3相位、第4相位、第5相位、第6相位、第7相位和第8相位分别与上述1、2、3、4、5、6、7和8对应；

该协调交通控制方法所需硬件包括多个检测器、多台交通信号控制机、区域协调控制数据库服务器、区域协调控制计算机、交通信号灯；该协调交通控制方法的控制步骤如下：

（一）将多个检测器安装分别在上述五个交叉口处，安装在交叉口处的检测器对各时段交通数据的采集，将采集到的交通数据发送到交通信号控制机，交通信号控制机连接每个交叉口处的红绿灯；

（二）交通信号控制机通过以太网或者GPRS网络将交通数据上传到控制中心的区域协调控制数据库服务器；

（三）位于控制中心的区域协调控制计算机提取数据库服务器中的交通数据进行处理及预测；

根据采集各个时间段的交通流量数据，计算各相位的交通需求，即流率，流率的计算步骤如下：

①先通过各交叉口的检测器检测出停车线处的车头时距；

②将采集各个时间段的交通流量数据进行处理，计算出车头时距，采用h表示平均车头时距；

③采用v表示交通需求，即流率，通过下述公式计算出流率：

$v=3600\frac{1}{h},$

上述①中的车头时距是指在汽车开动时，相邻两车车头之间的时间间距；其中v_i的含义是第i∈{1,2，...，8}相位的交通需求，即第i相位的流率；

④检测并计算出各个交叉口相位的饱和流率，饱和流率用s表示；

步骤（一）～（三）采集并计算得到的数据包括：各个相位差数据、相邻交叉口之间的旅程时间数据、正负方向绿波带中心到各个相位绿灯开始的时间距离、各相位的流率以及饱和流率数据；

（四）将（三）中所计算出的各个相位的流率以及饱和流率数据输入至区域协调控制计算机，区域协调控制计算机再将各个时刻的动态流率和饱和流率数据进行处理，输出每个交叉口的最大绿灯时间，最大绿灯时间用g^max表示，每个交叉口的最大绿灯时间g^max具体包括第1相位和第5相位、第2相位和第6相位、第3相位和第7相位以及第4相位和第8相位的最大绿灯时间；

（五）对上述最大绿灯时间进行约束，约束条件是：

若10≤g^max≤60，则取值g^max；若g^max小于10秒，则取10秒；若g^max大于60秒，则取60秒；

（六）确定区域其中一交叉口为参考交叉口，将步骤（三）中检测并计算所得的数据输入至区域协调控制计算机进行数据处理，得出子区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，根据计算得到的相位差，确定区域中交叉口协调相位的周期起始时间；

将各个交叉口的周期起始时间信息和各最大绿灯时间信息传递到路口的交通信号控制机内，交通信号控制机根据周期起始时间和最大绿灯时间，进行动态的交通信号区域协调控制，即输出并控制各个交通灯的红绿灯亮灯时刻。

进一步地，所述步骤（四）中各个的最大绿灯时间通过下述方法处理得出：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

其中：

X_d为期望的关键v/c比，X_d取值为0.9；

L为一个周期内的总损失时间，等于损失时间乘以相位个数，损失时间为4秒，L等于损失时间乘以4个相位，等于16秒；

C为周期长度；

步骤（四）中饱和流率用s表示，其中s_i是指任意一个交叉口中第i∈{1,2，...，8}相位饱和流率；

用g^max表示最大绿灯时间，其中：

表示第1相位和第5相位的最大绿灯时间；

表示第2相位和第6相位的最大绿灯时间；

表示第3相位和第7相位的最大绿灯时间；

表示第4相位和第8相位的最大绿灯时间。

作为优选，所述步骤（四）中各个的最大绿灯时间通过下述方法处理得出：

（1）根据每个方向的左转率来确定相位序列：根据左转率和阈值k₂的关系，在两相位序列、三相位序列a、三相位序列b和四相位序列中选择并确定一个相位序列；

（2）计算最大绿灯时间：根据各个相位的流率和饱和流率，以及（1）确定选择并确定的相位序列，就采用下面对应的公式计算每个相位的最大绿灯时间，其中两相位序列采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+2+5+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+4+7+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

三相位序列a采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+4+7+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

三相位序列b采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+2+5+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

四相位序列采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

其中，X_d为期望的关键v/c比，取值为0.9，

v_i 为第i∈{1,2,...,8}个相位的交通需求；

s_i 为第i∈{1,2,...,8}个相位的饱和流率；

L 一个周期内的总损失时间，等于损失时间乘以相位个数，损失时间取4秒，相位个数是4个，这里L=4*4=16秒；

C 周期长度；

相位1+2+5+6的最大绿灯时间；

相位3+4+7+8的最大绿灯时间；

相位1+5的最大绿灯时间；

相位2+6的最大绿灯时间；

相位3+7的最大绿灯时间；

相位4+8的最大绿灯时间。

作为优选，所述多条连续首位相接的车道构成干线，所述区域由4条干线连接五个交叉口组成，五个交叉口分别是第1交叉口、第2交叉口、第3交叉口、第4交叉口和第5交叉口；4条干线分别为：依次连接第1交叉口、第2交叉口、第3交叉口的第1干线；依次连接第4交叉口、第5交叉口、第3交叉口的第2干线；连接第4交叉口、第1交叉口的第3干线；连接第5交叉口、第2交叉口的第4干线，每条干线上交叉口按正方向排列；

其中第1交叉口、第2交叉口、第4交叉口和第5交叉口之间相互连接的各个车道构成第一控制子区域内，连接第2交叉口、第5交叉口和第3交叉口的车道构成第二控制子区域；

第一控制子区域内：

以第1交叉口连接第4交叉口的车道定义为路段14；

以第4交叉口连接第5交叉口的车道定义为路段45；

以第5交叉口连接第2交叉口的车道定义为路段52；

以第2交叉口连接第1交叉口的车道定义为路段21；

路段14、路段45、路段52和路段21组成第一环路；

第二控制子区域内：

以第2交叉口连接第5交叉口的车道定义为路段25；

以第5交叉口连接第3交叉口的车道定义为路段53；

以第3交叉口连接第2交叉口的车道定义为路段32；

路段25、路段53和路段32组成第二环路；

所述步骤（六）中区域协调控制计算机进行数据处理，得出子区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，根据计算得到的相位差，确定区域中交叉口协调相位的周期起始时间是通过如下两个环路约束方法进行：

所述第一环路的环路约束方法如下：

（一）确定约束条件如下：

将 $\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(a,2),(b.2)}+{\mathrm{\φ}}_{(b,2),(b,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(b,4),(c,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(c,4),(c,2)}\\ +{\mathrm{\φ}}_{(c,2),(d,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(d,2),(d,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(d,4),(a,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(a,4),(a,2)}=I,\end{array}$ 该公式定义为A公式，其中：

φ_{(a，2),(b，2)}为第a交叉口的第2相位到第b交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(b，2)，(b，4)}为第b交叉口的第2相位到第b交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(b，4),(c，4)}为第b交叉口的第4相位到第c交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(c，4),(c，2)}为第c交叉口的第4相位到第c交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(c，2),(d，2)}为第c交叉口的第2相位到第d交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(d，2),(d，4})为第d交叉口的第2相位到第d交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(d，4)，(a，4)}为第d交叉口的第4相位到第a交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(a，4)，(a，2)}为第a交叉口的第4相位到第a交叉口的第2相位的相位差；

上述I的值是整数；

其中a、b、c和d分别取1、2、4和5中其中一个数字，但要保证a和b、b和c、c和d以及d和a之间存在上下游关系，即均是第一环路路段中相邻的交叉口；

φ_{(a,2)，(b，2)}=(t_ab+0.5γ_a,2L_a-0.5γ_b,2L_b)z+w_a,2-w_b,2+0.5(γ_b,2-γ_a,2)-I₁,

φ_{(b，4)，(c，4)}=(t_bc+0.5γ_b,4L_b-0.5γ_c,4L_c)z+w_b,4-w_c,4+0.5(γ_c,4-γ_b,4)-I₂,

φ_{(c，2),(d，2)}=(t_cd+0.5γ_b,2L_d-0.5γ_c,2L_c)z+v_d，2-v_c，2+0.5(γ_d,2-γ_c,2)-I₃,

φ_{(d，4)，(a，4)}＝(t_da+0.5γ_a,4L_a-0.5γ_d,4L_d)z+v_a，4-v_d，4+0.5(γ_d,4-γ_a,4)-I₄,该公式组为B公式组，其中：

z是指周期的倒数，在上述公式中是需要约束计算的未知量；

t_ab是第a交叉口到第b交叉口的旅程时间；

t_bc是第b交叉口到第c交叉口的旅程时间；

t_cd是第c交叉口到第d交叉口的旅程时间；

t_da是第d交叉口到第a交叉口的旅程时间；

γ_a,2是第a交叉口的第2相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_b,2是第b交叉口的第2相位的流率与第b交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_b,4是第b交叉口的第4相位的流率与第b交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_c,4是第c交叉口的第4相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_d,2是第d交叉口的第2相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_c,2是第c交叉口的第2相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_a,4是第a交叉口的第4相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_d,4是第d交叉口的第4相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值；

L_a、L_b、L_c和L_d是一个周期内，对第a交叉口、第b交叉口、第c交叉口和第d交叉口所有相位而言，由于相位切换，而导致交叉口没有被任何方向车流使用的那段时间，也就是每个相位的损失时间之和；L_a、L_b、L_c和L_d均相等且取值16秒；

w_a,2是第a交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_b,2是第b交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_b,4是第b交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

w_c,4是第c交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_d，2是指第d交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯结束的时间距离；

v_c,2是指第c交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯结束的时间距离；

v_a,4是指第a交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

v_d，4是指第d交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

I₁是指最接近但小于(t_ab+0.5γ_a,2L_a-0.5γ_b,2L_b)z+w_a,2-w_b,2+0.5(γ_b,2-γ_a,2)值的整数；

I₂是指最接近但小于(t_bc+0.5γ_b,4L_b-0.5γ_c,4L_c)z+w_b,4-w_c,4+0.5(γ_c,4-γ_b,4)值的整数；

I₃是指最接近但小于(t_cd+0.5γ_d,2L_d-0.5γ_c,2L_c)z+v_d,2-v_c,2+0.5(γ_d,2-γ_c,2)值的整数；

I₄是指最接近但小于(t_da+0.5γ_a,4L_a-0.5γ_d,4L_d)z+v_a，4-v_d，4+0.5(γ_d,4-γ_a,4)值的整数；

（3）确定等式

${\mathrm{\φ}}_{(a,4)(a,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{a,1}-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_{a}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_{a}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{a,4}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_{a}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_a+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_a-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_a)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right){\mathrm{\γ}}_{a,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(b,2)(b,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{b,3}-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_{b}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_{b}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{b,4}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_{b}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_b+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_b-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_b)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right){\mathrm{\γ}}_{b,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(c,4)(c,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{c,1}-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_{c}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_{c}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{c,4}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_{c}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_c+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_c-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_c)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right){\mathrm{\γ}}_{c,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(d,2)(d,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{d,3}-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_{d}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{d2}+{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_{d}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{d,4}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_{d}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_d+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_d-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_d)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right){\mathrm{\γ}}_{d,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{d,2}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}),$

$\mathrm{\λ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifx}=0,\\ 1& \mathrm{ifx}\≠0,\end{array}\right.$

即：

${\mathrm{\φ}}_{(a,4)(a,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_a+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_a-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_a)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right){\mathrm{\γ}}_{a,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(b,2)(b,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_b+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_b-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_b)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right){\mathrm{\γ}}_{b,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(c,4)(c,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_c+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_c-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_c)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right){\mathrm{\γ}}_{c,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(d,2)(d,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_d+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_d-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_d)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right){\mathrm{\γ}}_{d,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{d,2}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}),$

将该公式组定义为C公式组，其中：

φ_{(a，2),(a，4)}为第a交叉口的第2相位到第a交叉口的第4相位的相位差；

t_L是指一个相位的损失时间，这里取4秒；

γ_a，1是第a交叉口的第1相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_b,3是第b交叉口的第3相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_c,1是第c交叉口的第1相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_d，3是第d交叉口的第3相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

（4）将B公式组和C公式组代入A公式，得出环路约束公式：

(4t_L+t_ab-γ_b,2L_b+t_bc-γ_c,4L_c+t_cd-γ_c,2L_c+t_da-γ_d,4L_d

+λ(γ_a,1)(-γ_a,1L_a+t_L)+λ(γ_b,3)(-γ_b,3L_b+t_L)

+λ(γ_c,1)(-γ_c,1L_c+t_L)+λ(γ_d,3)(-γ_d,3L_b+t_L))z

+w_a,2-w_b,2+w_b,4-w_c,4-v_c,2+v_d,2-v_d,4+v_a,4-I

=-γ_b,2-γ_c,4-γ_c,2-γ_d,4-λ(γ_a,1)γ_a,1-λ(γ_b,3)γ_b,3-λ(γ_c,1)γ_c,1-λ(γ_d,3)γ_d，3，

（5）将权利要求1所述步骤（一）～（三）采集并计算得到的数据中所检测出的数据输入区域协调控制计算机，再利用环路约束公式，计算得出第一控制区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，确定各个交叉口的周期起始时间；

所述第二环路的环路约束方法如下：

(Ⅰ).将 $\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(e,2),(f,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(f,4),(f,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(f,2),(g,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(g,2),(g,4)}\\ +{\mathrm{\φ}}_{(g,4),(e,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(e,4),(e,2)}=I,\end{array}$ 公式定义为E公式，其中：

φ_{(e，2),(f，2)}为第e交叉口的第2相位到第f交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(f，4),(f，2)}为第f交叉口的第4相位到第f交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(f，2),(g，2)}为第f交叉口的第2相位到第g交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(g，2),(g，4)}为第g交叉口的第2相位到第g交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(g，4),(e，4)}为第g交叉口的第4相位到第e交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(e，4)，(e，2)}为第e交叉口的第4相位到第e交叉口的第2相位的相位差；

(Ⅱ)根据A公式可得:

$\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(e,2),(f,4)}=(t_{\mathrm{ef}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-0.5{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+w_{e,2}-w_{f,4}+0.5({\mathrm{\γ}}_{f,4}-{\mathrm{\γ}}_{e,2})-I_5,\\ {\mathrm{\φ}}_{(f,2),(g,2)}=(t_{\mathrm{fg}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-0.5{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f)z+v_{g,2}-v_{f,2}+0.5({\mathrm{\γ}}_{g,2}-{\mathrm{\γ}}_{f,2})-I_6,\\ {\mathrm{\φ}}_{(g,4),(e,4)}=(t_{\mathrm{ge}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e-0.5{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+v_{e,4}-v_{g,4}+0.5({\mathrm{\γ}}_{g,4}-{\mathrm{\γ}}_{e,4})-I_7,\end{array}$ 该公式组为F公式组，其中：

t_ef是第e交叉口到第f交叉口的旅程时间，单位是秒；

t_fg是第f交叉口到第g交叉口的旅程时间，单位是秒；

t_ge是第g交叉口到第e交叉口的旅程时间，单位是秒；

γ_e,2是第e交叉口的第2相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_f,4是第f交叉口的第2相位的流率与第f交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_g,2是第g交叉口的第2相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_f,2是第f交叉口的第2相位的流率与第f交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_e,4是第e交叉口的第4相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_g,4是第g交叉口的第4相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值；

L_e、L_f和L_d是一个周期内，对第e交叉口、第f交叉口和第g交叉口所有相位而言，由于相位切换，而导致交叉口没有被任何方向车流使用的那段时间，也就是每个相位的损失时间之和；L_e、L_f和L_d均相等且取值是16秒；

w_e，2是第e交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_f，4是第f交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_g，2是第g交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

v_f，2是第f交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_e,4是指第e交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

v_g，4是指第g交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

I₅是指最接近但小于(t_ef+0.5γ_e,2L_e-0.5γ_f,4L_f)z+w_e,2-w_f,4+0.5(γ_f,4-γ_e,2)值的整数；

I₆是指最接近但小于(t_fg+0.5γ_g,2L_g-0.5γ_f,2L_f)z+v_g,2-v_f，2+0.5(γ_g,2-γ_f,2)值的整数；

I₇是指最接近但小于(t_ge+0.5γ_e,4L_e-0.5γ_g,4L_g)z+v_e,4-v_g,4+0.5(γ_g,4-γ_e,4)值的整数；

（Ⅲ）确定等式

${\mathrm{\φ}}_{(e,4)(e,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{e,1}-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_{e}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_{e}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{e,4}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_{e}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_e+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right){\mathrm{\γ}}_{e,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(f,4)(f,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{f,1}-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_{f}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_{f}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{f,4}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_{f}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_f+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right){\mathrm{\γ}}_{f,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(g,2)(g,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{g,3}-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_{g}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_{g}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{g,4}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_{g}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_g+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right){\mathrm{\γ}}_{g,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}),$

$\mathrm{\λ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifx}=0,\\ 1& \mathrm{ifx}\≠0,\end{array}\right.$

即：

${\mathrm{\φ}}_{(f,4)(f,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_f+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right){\mathrm{\γ}}_{f,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(g,2)(g,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_g+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right){\mathrm{\γ}}_{g,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(e,4)(e,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_e+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right){\mathrm{\γ}}_{e,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}),$

该公式组定义为G公式组，其中：

γ_e,3是第e交叉口的第3相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_e,4是第e交叉口的第4相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_e,1是第e交叉口的第1相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_f，1是第f交叉口的第1相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_g，3是第g交叉口的第3相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值；

（Ⅳ）将F公式组和G公式组代入E公式，得出环路约束公式：

（3t_L+t_ef-γ_f,2L_f+t_fg-γ_g,4L_g-γ_g,2L_g

+λ(γ_e,1)(-γ_e,1L_e+t_L)+λ(γ_f,3)(-γ_f,3L_f+t_L)

+λ(γ_g,1)(-γ_g,1L_g+t_L))z

+w_e,2-w_f,2+w_f,4-w_g,4-v_g,2+v_e,4-I

=-γ_f,2-γ_g,4-γ_g,2-λ(γ_e,1)γ_e,1-λ(γ_f,3)γ_f,3-λ(γ_g,1)γ_g,1;

（Ⅴ）将权利要求1中所述步骤（1）所检测出的数据输入区域协调控制计算机，再利用步骤（Ⅳ）的环路约束公式，计算得出第二控制区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，确定第二控制区域内各个交叉口的周期起始时间。

采用上述方案设计的一种区域协调交通控制方法，是针对方案中所述的五交叉口区域作出的协调交通控制方法，该交通控制方法的根据现有技术中的合理绿灯时间作为限制，使得最大绿灯时间不少于10秒，不大于60秒，在10-60秒之间通过动态的检测数据作进一步计算得出最大绿灯时间，限制绿灯时间。同时，根据动态的检测数据，计算确定区域中交叉口协调相位的周期起始时间，将动态计算出来的最大绿灯时间信息和周期起始时间信息输入至计算机整合得出优化的控制方案，最终控制各个交通灯的红绿灯亮灯时刻。这种交通控制方法与现有的交通控制方法，区别在于针对广泛存在的五交叉口却与、以交叉口的相位数据来是以动态的、考虑更多检测因素的检测数据为基础，通过计算信息处理，输出优化的信号灯亮灯数据，最终对外部各个交通灯的红绿灯亮灯时刻进行控制。因此这种控制方案的优点是：优化通车时间、通车效率高，应用效果好。

附图说明

图1是本发明所基于的一个5交叉口区域实例结构示意图；

图2是美国国家电气制造商协会（National Electrical Manufacturers Association,NEMA）制定和出版的信号相位的***命名法的相位定义的示意图；

图3是两相位序列示意图；

图4是三相位序列a示意图；

图5是三相位序列b示意图；

图6是四相位序列示意图；

图7是环路约束示意图；

图8是自相位差示意图；

图9是周期起始时刻差示意图；

图10是相位差与相位绿灯起始时刻差关系示意图；

图11是根据每个方向的左转率来确定相位序列的流程图。

具体实施方式

下面是结合上述附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

一种区域协调交通控制方法，如图1所示该交通控制方法所针对的区域是由多条车道连接五个交叉口组成，每个交叉口是由两条车道相互垂直交叉构成的十字交叉口，其中十字交叉口规则排列。多条连续首位相接的车道构成干线，即该区域由4条干线连接五个交叉口组成。五个交叉口分别是第1交叉口、第2交叉口、第3交叉口、第4交叉口和第5交叉口，车道连接四个十字交叉口形成井字形的第一控制子区域，即其中的第1交叉口、第2交叉口、第4交叉口和第5交叉口之间相互连接的各个车道构成第一控制子区域内。另一个交叉口处在其中一条车道的直线延伸段，该交叉口中相互垂直的两个路口分别连接上游两组平行车道上的两个交叉口，另一个交叉口通过车道与其上游两组平行车道上的两个交叉口相连形成第二控制子区域，即连接第2交叉口、第5交叉口和第3交叉口的车道构成第二控制子区域。

在上述第一控制子区域内：

以第1交叉口为起点，连接第4交叉口的车道定义为路段14；

以第4交叉口为起点，连接第5交叉口的车道定义为路段45；

以第5交叉口为起点，连接第2交叉口的车道定义为路段52；

以第2交叉口为起点，连接第1交叉口的车道定义为路段21；

路段14、路段45、路段52和路段21组成第一环路。

在上述第二控制子区域内：

以第2交叉口为起点，连接第5交叉口的车道定义为路段25；

以第5交叉口为起点，连接第3交叉口的车道定义为路段53；

以第3交叉口为起点，连接第2交叉口的车道定义为路段32；

路段25、路段53和路段32组成第二环路。

上述4条干线分别为：依次连接第1交叉口、第2交叉口、第3交叉口的第1干线；依次连接第4交叉口、第5交叉口、第3交叉口的第2干线；连接第4交叉口、第1交叉口的第3干线；连接第5交叉口、第2交叉口的第4干线，每条干线上交叉口按正方向排列。

如图2所示每个十字交叉口的四个延伸方向分别用A、C、B和D代表，十字交叉口的交叉中心用O代表。十字交叉口中相互垂直交叉的两条车道均是来回双行车道，其中一条车道是由A经过O直行向B或由B经过O直行向A的来回双行车道，另一条与其垂直的车道是由C经过O直行向D或由D经过O直行向C的来回双行车道。

每个交叉口有8个车辆行驶的有效控制方向，分别：

用数字1表示B驶向O处左转驶向D的控制方向，

用数字2表示A经过O处直行驶向B的控制方向，

用数字3表示D驶向O处左转驶向A的控制方向，

用数字4表示C经过O处直行驶向D的控制方向，

用数字5表示A驶向O处左转驶向C的控制方向，

用数字6表示B经过O处直行驶向A的控制方向，

用数字7表示C驶向O处直行驶向B的控制方向，

用数字8表示D经过O处直行驶向C的控制方向，

上述8个控制方向在控制领域分别对应8个相位，第1相位、第2相位、第3相位、第4相位、第5相位、第6相位、第7相位和第8相位分别与上述1、2、3、4、5、6、7和8对应，定义完上述字母和参数，便于下述控制的表述和计算。

该协调交通控制方法所需硬件包括多个检测器、多台交通信号控制机、区域协调控制数据库服务器、区域协调控制计算机、交通信号灯（即红绿灯）。该协调交通控制方法的控制步骤如下：

（一）将多个检测器安装分别在上述五个交叉口处，安装在交叉口处的检测器对各时段交通数据的采集，将采集到的交通数据发送到交通信号控制机，交通信号控制机连接每个交叉口处的红绿灯。即一般是通过安装在上游交叉口处的检测器对各时段交通数据的采集，将采集到的交通数据发送到交通信号控制机，在首次安装使用时，还必须测量2个交叉口之间的路段长度，存储在区域协调控制数据库服务器中。上游交叉口是指当前控制交叉口来车方向上游的交叉口，其采集的数据计算结果常用以控制当前交叉口。必要时，上游交叉口处的检测器会和当前交叉口共同检测数据并采集。

（二）交通信号控制机是以STM32F103ZE作为主控单元的嵌入式控制芯片，其包括：***初始化模块、控制处理模块、通信处理模块、***检测模块、数据采集模块、数据处理模块、显示及修改控制参数模块、***主模块。

交通信号控制机通过以太网或者GPRS网络将交通数据上传到控制中心的区域协调控制数据库服务器。考虑到不同城市基础设施建设上的差异，有些城市并没有埋设好以太网络，可以通过GPRS模块将数据上传到区域协调控制数据库服务器，采用的GPRS模块为ZTE中兴MG2639。

（三）位于控制中心的区域协调控制计算机提取区域协调控制数据库服务器中的交通数据进行处理及预测。

根据采集各个时间段的交通流量数据，计算各相位的交通需求，即流率，流率的计算步骤如下：

①先通过各交叉口的检测器检测出停车线处的车头时距；

②将采集各个时间段的交通流量数据进行处理，计算出车头时距，采用h表示平均车头时距；

③采用v表示交通需求，即流率，通过下述公式计算出流率：

$v=3600\frac{1}{h},$

例如，车流的平均车头时距为2秒，那么该车流的流率为1800辆/小时（3600秒/小时×0.5辆/秒）。

上述①中的车头时距是指在汽车开动时，相邻两车车头之间的时间间距；其中v_i的含义是第i∈{1,2，...，8}相位的交通需求，即第i相位的流率。

④检测并计算出各个交叉口相位的饱和流率，饱和流率用s表示，具体是先测得停车线处的饱和车头时距，然后利用饱和车头时距换算出饱和流率。

步骤（一）～（三）采集并计算得到的数据包括：各个相位差数据、相邻交叉口之间的旅程时间数据、正负方向绿波带中心到各个相位绿灯开始的时间距离、各相位的流率以及饱和流率数据。

（四）将（三）中所计算出的各个相位的流率以及饱和流率数据输入至区域协调控制计算机，区域协调控制计算机再将各个时刻的动态流率和饱和流率数据进行处理，输出每个交叉口的最大绿灯时间，最大绿灯时间通过下述方法处理得出：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

其中：

X_d为期望的关键v/c比，X_d取值为0.9；

L为一个周期内的总损失时间，等于损失时间乘以相位个数，损失时间为4秒，L等于损失时间乘以4个相位，等于16秒；

C为周期长度；

步骤（三）中饱和流率用s表示，其中s_i是指任意一个交叉口中第i∈{1,2，...，8}相位饱和流率；

用g^max表示最大绿灯时间，具体是：

表示第1相位和第5相位的最大绿灯时间；

表示第2相位和第6相位的最大绿灯时间；

表示第3相位和第7相位的最大绿灯时间；

表示第4相位和第8相位的最大绿灯时间。

其中上述v/c比，也叫做临界v/c比，反映整个信号交叉口对当前交通需求的负载能力，可以用下式计算

$v/c=\frac{v}{s(1-\frac{L}{C})}$

其中，v/c为v/c比，

v为当前的交通需求，即整个交叉口的车辆到达率，可以用下式近似计算

$v=\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4}),$

v_i为第i个车道组的流率，

s整个交叉口的饱和流率，可以用下式计算

$s=\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (s_i,s_{i+4}),$

s_i为第i个车道组的饱和流率，

L 总损失时间，

C 当前周期长度。

（五）对上述最大绿灯时间进行约束，约束条件是：

若10≤g^max≤60，则取值g^max；若g^max小于10秒，则取10秒；若g^max大于60秒，则取60秒。

（六）确定区域其中一交叉口为参考交叉口，将步骤（三）中检测并计算所得的数据输入至区域协调控制计算机进行数据处理，得出子区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，根据计算得到的相位差，确定区域中交叉口协调相位的周期起始时间。确定区域中交叉口协调相位的周期起始时间具体是通过如下两个环路约束方法进行：

第一环路的环路约束方法如下：

（1）确定约束条件如下：

将 $\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(a,2),(b.2)}+{\mathrm{\φ}}_{(b,2),(b,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(b,4),(c,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(c,4),(c,2)}\\ +{\mathrm{\φ}}_{(c,2),(d,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(d,2),(d,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(d,4),(a,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(a,4),(a,2)}=I,\end{array}$ 该公式定义为A公式，其中：

φ_{(a，2)，(b，2)}为第a交叉口的第2相位到第b交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(b，2)，(b，4)}为第b交叉口的第2相位到第b交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(b，4)，(c，4)}为第b交叉口的第4相位到第c交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(c，4)，(c，2)}为第c交叉口的第4相位到第c交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(c，2)，(d，2)}为第c交叉口的第2相位到第d交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(d，2),(d，4)}为第d交叉口的第2相位到第d交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(d，4),(a，4)}为第d交叉口的第4相位到第a交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(a，4),(a，2)}为第a交叉口的第4相位到第a交叉口的第2相位的相位差；

上述I的值是整数；

其中a、b、c和d分别取1、2、4和5中其中一个数字，但要保证a和b、b和c、c和d以及d和a之间存在上下游关系，即均是第一环路路段中相邻的交叉口。如图7所示，由A公式得：

φ_{(a，2)，(b，2)}=(t_ab+0.5γ_a,2L_a-0.5γ_b,2L_b)z+w_a,2-w_b,2+0.5(γ_b,2-γ_a,2)-I₁,

φ_{(b，4)，(c，4)}=(t_bc+0.5γ_b,4L_b-0.5γ_c,4L_c)z+w_b,4-w_c,4+0.5(γ_c,4-γ_b,4)-I₂,

φ_{(c，2)，(d，2)}=(t_cd+0.5γ_d,2L_d-0.5γ_c,2L_c)z+v_d，2-v_c，2+0.5(γ_d,2-γ_c,2)-I₃,

φ_{(d，4)，(a，4)}＝(t_da+0.5γ_a,4L_a-0.5γ_d,4L_d)z+v_a，4-v_d，4+0.5(γ_d,4-γ_a,4)-I₄,该公式组为B公式组，其中：

z是指周期的倒数，在上述公式中是需要约束计算的未知量；

t_ab是第a交叉口到第b交叉口的旅程时间；

t_bc是第b交叉口到第c交叉口的旅程时间；

t_cd是第c交叉口到第d交叉口的旅程时间；

t_da是第d交叉口到第a交叉口的旅程时间；

γ_a,2是第a交叉口的第2相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_b,2是第b交叉口的第2相位的流率与第b交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_b,4是第b交叉口的第4相位的流率与第b交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_c,4是第c交叉口的第4相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_d,2是第d交叉口的第2相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_c,2是第c交叉口的第2相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_a,4是第a交叉口的第4相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_d,4是第d交叉口的第4相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值；

L_a、L_b、L_c和L_d是一个周期内，对第a交叉口、第b交叉口、第c交叉口和第d交叉口所有相位而言，由于相位切换，而导致交叉口没有被任何方向车流使用的那段时间，也就是每个相位的损失时间之和；L_a、L_b、L_c和L_d均相等且取值是4*4=16秒；

w_a,2是第a交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_b,2是第b交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_b,4是第b交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

w_c,4是第c交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_d，2是指第d交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯结束的时间距离；

v_c，2是指第c交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯结束的时间距离；

v_a,4是指第a交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

v_d，4是指第d交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

I₁是指最接近但小于(t_ab+0.5γ_a,2L_a-0.5γ_b,2L_b)z+w_a,2-w_b,2+0.5(γ_b,2-γ_a,2)值的整数；

I₂是指最接近但小于(t_bc+0.5γ_b,4L_b-0.5γ_c,4L_c)z+w_b,4-w_c,4+0.5(γ_c,4-γ_b,4)值的整数；

I₃是指最接近但小于(t_cd+0.5γ_d,2L_d-0.5γ_c,2L_c)z+v_d,2-v_c,2+0.5(γ_d,2-γ_c,2)值的整数；

I₄是指最接近但小于(t_da+0.5γ_a,4L_a-0.5γ_d,4L_d)z+v_a，4-v_d，4+0.5(γ_d,4-γ_a,4)值的整数。

（3）参考图8，确定等式

${\mathrm{\φ}}_{(a,4)(a,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left(g_{a,1}\right)(g_{a,1}+t_{L}z)-\frac{1}{2}{r}_{a,2}-\frac{1}{2}{r}_{a,4}$

$=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{a,1}-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_{a}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_{a}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{a,4}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_{a}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_a+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_a-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_a)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right){\mathrm{\γ}}_{a,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(b,2)(b,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left(g_{b,3}\right)(g_{b,3}+t_{L}z)-\frac{1}{2}{r}_{b,2}-\frac{1}{2}{r}_{b,4}$

$=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{b,3}-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_{b}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_{b}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{b,4}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_{b}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_b+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_b-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_b)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right){\mathrm{\γ}}_{b,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(c,4)(c,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left(g_{c,1}\right)(g_{c,1}+t_{L}z)-\frac{1}{2}{r}_{c,2}-\frac{1}{2}{r}_{c,4}$

$=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{c,1}-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_{c}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_{c}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{c,4}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_{c}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_c+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_c-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_c)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right){\mathrm{\γ}}_{c,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(d,2)(=d,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left(g_{d,3}\right)(g_{d,3}+t_{L}z)-\frac{1}{2}{r}_{d,2}-\frac{1}{2}{r}_{d,4}$

$=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{d,3}-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_{d}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{d2}+{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_{d}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{d,4}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_{d}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_d+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_d-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_d)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right){\mathrm{\γ}}_{d,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{d,2}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}),$

$\mathrm{\λ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifx}=0,\\ 1& \mathrm{ifx}\≠0,\end{array}\right.$

即：

${\mathrm{\φ}}_{(a,4)(a,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_a+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_a-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_a)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right){\mathrm{\γ}}_{a,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(b,2)(b,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_b+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_b-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_b)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right){\mathrm{\γ}}_{b,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(c,4)(c,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_c+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_c-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_c)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right){\mathrm{\γ}}_{c,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(d,2)(d,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_d+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_d-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_d)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right){\mathrm{\γ}}_{d,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{d,2}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}),$

将该公式组定义为C公式组，其中：

φ_{(a，2)，(a，4)}为第a交叉口的第2相位到第a交叉口的第4相位的相位差；

t_L是指一个相位的损失时间，这里取4秒；

γ_a,1是第a交叉口的第1相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_b,3是第b交叉口的第3相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_c,1是第c交叉口的第1相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_d，3是第d交叉口的第3相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到。

（4）将B公式组和C公式组代入A公式，得出环路约束公式：

(4t_L+t_ab-γ_b,2L_b+t_bc-γ_c,4L_c+t_cd-γ_c,2L_c+t_da-γ_d,4L_d

+λ(γ_a,1)(-γ_a,1L_a+t_L)+λ(γ_b,3)(-γ_b,3L_b+t_L)

+λ(γ_c,1)(-γ_c,1L_c+t_L)+λ(γ_d,3)(-γ_d,3L_b+t_L))z

+w_a,2-w_b,2+w_b,4-w_c,4-v_c,2+v_d,2-v_d,4+v_a,4-I

=-γ_b,2-γ_c,4-γ_c,2-γ_d,4-λ(γ_a,1)γ_a,1-λ(γ_b,3)γ_b,3-λ(γ_c,1)γ_c,1-λ(γ_d,3)γ_d，3。

（5）步骤（一）中所检测出的数据输入区域协调控制计算机，再利用环路约束公式，计算得出第一控制区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，确定各个交叉口的周期起始时间。

同理，第二环路的环路约束方法如下：

(Ⅰ).将 $\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(e,2),(f,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(f,4),(f,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(f,2),(g,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(g,2),(g,4)}\\ +{\mathrm{\φ}}_{(g,4),(e,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(e,4),(e,2)}=I,\end{array}$ 公式定义为E公式，其中：

φ_{(e，2),(f，2)}为第e交叉口的第2相位到第f交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(f，4),(f，2)}为第f交叉口的第4相位到第f交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(f，2),(g，2)}为第f交叉口的第2相位到第g交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(g，2),(g，4)}为第g交叉口的第2相位到第g交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(g，4),(e，4)}为第g交叉口的第4相位到第e交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(e，4)，(e，2)}为第e交叉口的第4相位到第e交叉口的第2相位的相位差；

(Ⅱ)根据A公式可得:

$\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(e,2),(f,4)}=(t_{\mathrm{ef}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-0.5{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+w_{e,2}-w_{f,4}+0.5({\mathrm{\γ}}_{f,4}-{\mathrm{\γ}}_{e,2})-I_5,\\ {\mathrm{\φ}}_{(f,2),(g,2)}=(t_{\mathrm{fg}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-0.5{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f)z+v_{g,2}-v_{f,2}+0.5({\mathrm{\γ}}_{g,2}-{\mathrm{\γ}}_{f,2})-I_6,\\ {\mathrm{\φ}}_{(g,4),(e,4)}=(t_{\mathrm{ge}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e-0.5{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+v_{e,4}-v_{g,4}+0.5({\mathrm{\γ}}_{g,4}-{\mathrm{\γ}}_{e,4})-I_7,\end{array}$ 该公式组为F公式组，其中：

t_ef是第e交叉口到第f交叉口的旅程时间，单位是秒；

t_fg是第f交叉口到第g交叉口的旅程时间，单位是秒；

t_ge是第g交叉口到第e交叉口的旅程时间，单位是秒；

γ_e,2是第e交叉口的第2相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_f，4是第f交叉口的第2相位的流率与第f交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_g,2是第g交叉口的第2相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_f,2是第f交叉口的第2相位的流率与第f交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_e,4是第e交叉口的第4相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_g,4是第g交叉口的第4相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

L_e、L_f和L_d是一个周期内，对第e交叉口、第f交叉口和第g交叉口所有相位而言，由于相位切换，而导致交叉口没有被任何方向车流使用的那段时间，也就是每个相位的损失时间之和；L_e、L_f和L_d均相等且取值是16秒；

w_e,2是第e交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_f，4是第f交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_g，2是第g交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

v_f，2是第c交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_e,4是指第e交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

v_g，4是指第g交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

I₅是指最接近但小于(t_ef+0.5γ_e,2L_e-0.5γ_f,4L_f)z+w_e,2-w_f,4+0.5(γ_f,4-γ_e,2)值的整数；

I₆是指最接近但小于(t_fg+0.5γ_g,2L_g-0.5γ_f,2L_f)z+v_g,2-v_f，2+0.5(γ_g,2-γ_f,2)值的整数；

I₇是指最接近但小于(t_ge+0.5γ_e,4L_e-0.5γ_g,4L_g)z+v_e,4-v_g,4+0.5(γ_g,4-γ_e,4)值的整数；

（Ⅲ）确定等式

${\mathrm{\φ}}_{(e,4)(e,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{e,1}-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_{e}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_{e}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{e,4}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_{e}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_e+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right){\mathrm{\γ}}_{e,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(f,4)(f,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{f,1}-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_{f}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_{f}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{f,4}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_{f}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_f+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right){\mathrm{\γ}}_{f,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(g,2)(g,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{g,3}-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_{g}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_{g}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{g,4}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_{g}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_g+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right){\mathrm{\γ}}_{g,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}),$

$\mathrm{\λ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifx}=0,\\ 1& \mathrm{ifx}\≠0,\end{array}\right.$

即：

${\mathrm{\φ}}_{(f,4)(f,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_f+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right){\mathrm{\γ}}_{f,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(g,2)(g,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_g+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right){\mathrm{\γ}}_{g,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(e,4)(e,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_e+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right){\mathrm{\γ}}_{e,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}),$

该公式组定义为G公式组，其中：

γ_e,3是第e交叉口的第3相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_e,4是第e交叉口的第4相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_e,1是第e交叉口的第1相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_f,1是第f交叉口的第1相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

γ_g,3是第g交叉口的第3相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值，由上述检测的历史数据统计得到；

（Ⅳ）将F公式组和G公式组代入E公式，得出环路约束公式：

（3t_L+t_ef-γ_f,2L_f+t_fg-γ_g,4L_g-γ_g,2L_g

+λ(γ_e,1)(-γ_e,1L_e+t_L)+λ(γ_f,3)(-γ_f,3L_f+t_L)

+λ(γ_g,1)(-γ_g,1L_g+t_L))z

+w_e,2-w_f,2+w_f,4-w_g,4-v_g,2+v_e,4-I

=-γ_f,2-γ_g,4-γ_g,2-λ(γ_e,1)γ_e,1-λ(γ_f,3)γ_f,3-λ(γ_g,1)γ_g,1;

（Ⅴ）将权利要求1中所述步骤（1）所检测出的数据输入区域协调控制计算机，再利用步骤（Ⅳ）的环路约束公式，计算得出第二控制区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，确定第二控制区域内各个交叉口的周期起始时间。

具体地，如图1所示的控制区域的绿波带最大化问题描述如下：

$\max \frac{1}{12}(b_{12}+b_{21}+b_{23}+b_{32}+b_{45}+b_{54}+b_{53}+b_{35}+b_{14}+b_{41}+b_{25}+b_{52})$

s.t.:

第1条干线的第1个交叉口即第1交叉口:

0.5b₁₂-w_1，2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,2}}{n}_p^1{t}_{l}z+0.5b_{12}+w_{\mathrm{1,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,2}},$

0.5b₂₁-v_1,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,2}}{n}_p^1{t}_{l}z+0.5b_{21}+v_{\mathrm{1,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,2}},$

第1条干线的第2个交叉口即第2交叉口:

0.5b₁₂-w_2，2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}{n}_p^2{t}_{l}z+0.5b_{12}+w_{\mathrm{2,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}},$

0.5b₂₁-v_2,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}{n}_p^2{t}_{l}z+0.5b_{21}+v_{\mathrm{2,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}},$

0.5b₂₃-w_2,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}{n}_p^2{t}_{l}z+0.5b_{23}+w_{\mathrm{2,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}},$

0.5b₃₂-v_2,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}{n}_p^2{t}_{l}z+0.5b_{32}+v_{\mathrm{2,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}},$

第1条干线的第3个交叉口即第3交叉口:

0.5b₂₃-w_3，2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,2}}{n}_p^3{t}_{l}z+0.5b_{23}+w_{\mathrm{3,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,2}},$

0.5b₃₂-v_3,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,2}}{n}_p^3{t}_{l}z+0.5b_{23}+v_{\mathrm{3,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,2}},$

第2条干线的第1个交叉口即第4交叉口:

0.5b₄₅-w_4,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,2}}{n}_p^4{t}_{L}z+0.5b_{45}+w_{\mathrm{4,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,2}},$

0.5b₅₄-v_4,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,2}}{n}_p^4{t}_{L}z+0.5b_{54}+v_{\mathrm{4,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,2}},$

第2条干线的第2个交叉口即第5交叉口:

0.5b₄₅-w_5，2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}{n}_p^5{t}_{L}z+0.5b_{45}+w_{\mathrm{5,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}},$

0.5b₅₄-v_5,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}{n}_p^5{t}_{L}z+0.5b_{54}+v_{\mathrm{5,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}},$

0.5b₅₃-w_5,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}{n}_p^5{t}_{L}z+0.5b_{53}+w_{\mathrm{5,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}},$

0.5b₃₅-v_5,2≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}{n}_p^5{t}_{L}z+0.5b_{35}+v_{\mathrm{5,2}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}},$

第2条干线的第3个交叉口即第3交叉口:

0.5b₅₃-w_3，4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,4}}{n}_p^3{t}_{L}z+0.5b_{53}+w_{\mathrm{3,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,4}},$

0.5b₃₅-v_3,4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,4}}{n}_p^3{t}_{L}z+0.5b_{35}+v_{\mathrm{3,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,4}},$

第3条干线的第1个交叉口即第4交叉口:

0.5b₄₁-w_4,4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,4}}{n}_p^4{t}_{L}z+0.5b_{41}+w_{\mathrm{4,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,4}}$

0.5b₁₄-v_4,4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,4}}{n}_p^4{t}_{L}z+0.5b_{14}+v_{\mathrm{4,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,4}},$

第3条干线的第2个交叉口即第1交叉口:

0.5b₄₁-w_1,4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,4}}{n}_p^1{t}_{L}z+0.5b_{41}+w_{\mathrm{1,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,4}},$

0.5b₁₄-v_1,4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,4}}{n}_p^1{t}_{L}z+0.5b_{14}+v_{\mathrm{1,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,4}},$

第4条干线的第1个交叉口即第5交叉口:

0.5b₅₂-w_5，4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,4}}{n}_p^5{t}_{L}z+0.5b_{52}+w_{\mathrm{5,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,4}},$

0.5b₂₅-v_5,4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,4}}{n}_p^5{t}_{L}z+0.5b_{25}+v_{\mathrm{5,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,4}},$

第4条干线的第2个交叉口即第2交叉口:

0.5b₅₂-w_2,4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}}{n}_p^2{t}_{L}z+0.5b_{52}+w_{\mathrm{2,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}}$

0.5b₂₅-v_2,4≤0,

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}}{n}_p^2{t}_{L}z+0.5b_{25}+v_{\mathrm{2,4}}\≤{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}},$

第1条干线的第1个路段即路段12:

$(t_{12}+t_{21}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,2}}{n}_p^1{t}_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}{n}_p^2{t}_L)z+w_{\mathrm{1,2}}+v_{\mathrm{1,2}}-w_{\mathrm{2,2}}-v_{\mathrm{2,2}}-I_{12}={\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,2}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}},$

第1条干线的第2个路段即路段23:

$(t_{23}+t_{32}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}{n}_p^2{t}_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,2}}{n}_p^3{t}_L)z+w_{\mathrm{2,2}}+v_{\mathrm{2,2}}-w_{\mathrm{3,2}}-v_{\mathrm{3,2}}-I_{23}={\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,2}},$

第2条干线的第1个路段即路段45:

$(t_{45}+t_{54}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,2}}{n}_p^4{t}_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}{n}_p^5{t}_L)z+w_{\mathrm{4,2}}+v_{\mathrm{4,2}}-w_{\mathrm{5,2}}-v_{\mathrm{5,2}}-I_{45}={\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,2}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}},$

第2条干线的第2个路段即路段53:

$(t_{53}+t_{35}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}{n}_p^5{t}_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,4}}{n}_p^3{t}_L)z+w_{\mathrm{5,2}}+v_{\mathrm{5,2}}-w_{\mathrm{3,4}}-v_{\mathrm{3,4}}-I_{53}={\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,4}},$

第3条干线的第1个路段即路段41:

$(t_{41}+t_{14}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,4}}{n}_p^4{t}_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,4}}{n}_p^1{t}_L)z+w_{\mathrm{4,4}}+v_{\mathrm{4,4}}-w_{\mathrm{1,4}}-v_{\mathrm{1,4}}-I_{41}={\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,4}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,4}},$

第4条干线的第1个路段即路段52:

$(t_{52}+t_{25}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,4}}{n}_p^5{t}_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}}{n}_p^2{t}_L)z+w_{\mathrm{5,4}}+v_{\mathrm{5,4}}-w_{\mathrm{2,4}}-v_{\mathrm{2,4}}-I_{52}={\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,4}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}},$

第一环路:

$(t_{14}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,4}}{n}_p^1{t}_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,3}}\right)(t_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,3}}{n}_p^1{t}_L)+t_L$

$+t_{45}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}{n}_p^5{t}_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,1}}\right)(t_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,1}}{n}_p^4{t}_L)+t_L$

$+t_{52}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}}{n}_p^2{t}_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,3}}\right)(t_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,3}}{n}_p^5{t}_L)+t_L$

$+t_{21}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}{n}_p^2{t}_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,1}}\right)(t_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,1}}{n}_p^2{t}_L)+t_L)z$

$-v_{\mathrm{1,4}}+v_{\mathrm{4,4}}-w_{\mathrm{4,2}}+w_{\mathrm{5,2}}+w_{\mathrm{5,4}}-w_{\mathrm{2,4}}-v_{\mathrm{2,2}}+v_{\mathrm{1,2}}-I_{1452}$

$=-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,4}}-\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,3}}\right){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,3}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,2}}-\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,1}}\right){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{4,1}}$

$-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}}-\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,3}}\right){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,3}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}-\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,1}}\right){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,1}},$

第二环路:

$(t_{25}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}}{n}_p^1{t}_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,3}}\right)(t_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,3}}{n}_p^2{t}_L)+t_L$

$+t_{53}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,4}}{n}_p^3{t}_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,1}}\right)(t_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,1}}{n}_p^5{t}_L)+t_L$

$+t_{32}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,2}}{n}_p^3{t}_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,1}}\right)(t_L-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,1}}{n}_p^3{t}_L)+t_L)z$

$-v_{\mathrm{2,4}}+v_{\mathrm{5,4}}+w_{\mathrm{5,2}}-w_{\mathrm{3,4}}-v_{\mathrm{3,2}}+v_{\mathrm{2,2}}-I_{253}$

$=-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,4}}-\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,3}}\right){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,3}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,4}}-\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,1}}\right){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{5,1}}-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,2}}-\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,1}}\right){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{3,1}},$

$\frac{1}{C_{\max }}\≤z\≤\frac{1}{C_{\min }}$

根据上述环路约束条件，即可以计算得到区域中各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，确定各个交叉口的周期起始时间。

将上述各个交叉口的周期起始时间信息和各最大绿灯时间信息传递到路口的交通信号控制机内，交通信号控制机根据周期起始时间和最大绿灯时间，进行动态的交通信号区域协调控制，即输出并控制各个交通灯的红绿灯即交通信号灯的红灯和绿灯的亮灯时刻。

以下是一组环路约束推到通式：

$\max \left(\underset{j=1}{\overset{n_{\mathrm{arte}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{inte}}^j-1}{\mathrm{\Σ}}}(k_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},{\mathrm{\α}}_{i+1,j}}{b}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},{\mathrm{\α}}_{i+1,j}}+k_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j}{,\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{b}_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j},{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}})\right)$

s.t.:

$j=1,...,n_{\mathrm{arte}}:\left\{\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{c}0.5b_{{\mathrm{\α}}_{1j},{\mathrm{\α}}_{2j}}-w_{{\mathrm{\α}}_{1j},p_{1j}}\≤0\\ {\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{1j},p_{1j}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{1j}}{t}_{L}z+0.5b_{{\mathrm{\α}}_{1j},{\mathrm{\α}}_{2j}}+w_{{\mathrm{\α}}_{1j},p_{1j}}\≤{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{1j},p_{1j}},\\ 0.5b_{{\mathrm{\α}}_{2j},{\mathrm{\α}}_{1j}}-v_{{\mathrm{\α}}_{1j},p_{1j}}\≤0,\\ {\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{1j},p_{1j}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{1j}}{t}_{L}z+0.5b_{{\mathrm{\α}}_{2j},{\mathrm{\α}}_{1j}}+v_{{\mathrm{\α}}_{1j},p_{1j}}\≤{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{1j},p_{1j}},\end{array}\right.\\ i=2,...,n_{\mathrm{inte}}^j-1:\left\{\begin{array}{c}0.5b_{{\mathrm{\α}}_{i-1,j},{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}-w_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}\≤0,\\ {\mathrm{\γ}}_{a_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{t}_{L}z+0.5b_{{\mathrm{\α}}_{i-1,j}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}+w_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}\≤{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}},\\ 0.5b_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},{\mathrm{\α}}_{i-1,j}}-v_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}\≤0,\\ {\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{t}_{L}z+0.5b_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},{\mathrm{\α}}_{i-1,j}}+v_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}\≤{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}},\\ 0.5b_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},{\mathrm{\α}}_{i+1,j}}-w_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}\≤0,\\ {\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{t}_{L}z+0.5b_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},{\mathrm{\α}}_{i+1,j}}+w_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}\≤{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}},\\ 0.5b_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j},{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}-v_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}\≤0,\\ {\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{t}_{L}z+0.5b_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j},{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}+v_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}\≤{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}},\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}0.5b_{{\mathrm{\α}}_{(n_{\mathrm{inte}}^j-1),j},{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}-w_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j},p_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}\≤0,\\ {\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}{p}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}{t}_{L}z+0.5b_{{\mathrm{\α}}_{(n_{\mathrm{inte}}^j-1),j},{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}+w_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}{p}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}\≤{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j},p_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}},\\ 0.5b_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j},{\mathrm{\α}}_{(n_{\mathrm{inte}}^j-1),j}}-v_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j},p_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}\≤0,\\ {\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,h},p_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}{t}_{L}z0.5b_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j},{\mathrm{\α}}_{(n_{\mathrm{inte}}^j-1),j}}+v_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j},p_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}}\≤{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{n_{\mathrm{inte}}^j,j},p_{n_{\mathrm{inte}}^j,j}},\end{array}\right.\end{array}\right.$

$j=1,...,n_{\mathrm{arte}}:\{i=1,...,n_{\mathrm{inte}}^j-1:\left\{\begin{array}{c}(t_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},{\mathrm{\α}}_{i+1,j}}+t_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}+{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{t}_L-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j}{p}_{i+1,j}}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{i+1,j}}{t}_L)z\\ +w_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}+v_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}-w_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j},p_{i+1,j}}-v_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j},p_{i+1,j}}\\ -I_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},{\mathrm{\α}}_{i+1,j}}={\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}},p_{\mathrm{ij}}}-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{i+1,j},p_{i+1,j}},\end{array}\right.$

$h=1,...,n_{\mathrm{loop}}:\left\{\begin{array}{c}\underset{k=1}{\overset{n_{\mathrm{inte}\_l}^h}{\mathrm{\Σ}}}(t_{{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^e,},{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^e}}-{\mathrm{\γ}}_{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{\mathrm{kh}},{\stackrel{\‾}{p}}_{\mathrm{kh}}}{n}_p^{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{\mathrm{kh}}}{t}_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s},(p_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s}-1)}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s},(p_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s}-1)}{n}_p^{{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s}}{t}_L+t_L)+t_L)z\\ +\underset{k=1}{\overset{n_{\mathrm{inte}\_l}^h}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{kh}}({\mathrm{\μ}}_{{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s},p_{j_{\mathrm{kh}}^a,j_{\mathrm{kh}}^s}}-{\mathrm{\μ}}_{{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^e},p_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^e}})-I_{{\mathrm{\α}}_{j_{1h}^a,i_{1h}^s},{\mathrm{\α}}_{j_{2h}^a,i_{2h}^s},...,{\mathrm{\α}}_{j_{\left(n_{\mathrm{inte}\_l}^h\right),h}^a{,i}_{\left(n_{\mathrm{inte}\_l}^h\right),h}^s}}\\ =-\underset{k=1}{\overset{n_{\mathrm{inte}\_l}^h}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\γ}}_{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{\mathrm{kh}},{\stackrel{\‾}{p}}_{\mathrm{kh}}}+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s},(p_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s}-1)}\right){\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{\α}}_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s},(p_{j_{\mathrm{kh}}^a,i_{\mathrm{kh}}^s}-1)}),\\ {\mathrm{\η}}_{\mathrm{kh}}=\mathrm{sgn}(i_{\mathrm{kh}}^s-i_{\mathrm{kh}}^e),\\ \mathrm{\λ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifx}=0,\\ 1& \mathrm{ifx}\≠0.\end{array}\right.\end{array}\right.$

$\frac{1}{C_{\max }}\≤z\≤\frac{1}{C_{\min }}.$

表一：通式中各个参数的含义描述

表二：信号交叉口处交通流的基本变量的符号、定义和单位

在实施信号控制时，使用周期起始时刻差更加方便。周期的起始时刻定义为：第1相位绿灯时间的起始时刻。交叉口a到交叉口b的周期起始时刻差ψ_ab如图9所示。如果第1相位的绿灯时间为零，则周期的起始时刻为第2相位的起始时刻。

为了给出周期起始时刻差ψ_ab与相位差φ_{(a，i)，(b，j)},i＝1,2,3,4;j=1,2,3,4之间的关系，我们先给出相位差φ_{(a，i)，(b，j)}与相位绿灯起始时刻差

之间的关系。

如图10所示，相位差φ_{(a，i)，(b，j)}与相位绿灯起始时刻差

之间的关系为

周期起始时刻差ψ_ab与相位绿灯起始时刻差

之间的关系为

$\mathrm{\λ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifx}=0,\\ 1& \mathrm{ifx}\≠0.\end{array}\right.$

其中，i＝1,2,3,4，j＝1,2,3,4，

如果由上述公示计算出的ψ_ab大于1，则只取小数部分作为ψ_ab。

根据各个子区域之间的公共交叉口，确定整个控制区域中属于其他子区域的交叉口与参考交叉口之间的相位差，计算确定各个交叉口的周期起始时间。

实施例2：

其余步骤均与实施例1一致，仅在步骤（四）中加入了确定相位序列步骤，先确定相位序列，再通过优化的相位序列公式计算最大绿灯时间，用来替换实施例1中最大绿灯时间的计算方法。

具体是根据每个方向的左转率来确定相位序列，确定流程如图11所示。当左转率大于阈值k₂时，则采用专门的左转相位，k₂取值为2。

如图11所示各个相位的交通需求和饱和流率，以及相位序列都已经确定，就可以利用下面的公式计算每个相位的最大绿灯时间。(max(sltr(t),nltr(t))＞k₂)*2+(max(eltr(t),wltr(t))>k₂)公式解释：如果sltr(t),nltr(t)中的较大值大于k₂，则(max(sltr(t),nltr(t))>k₂)的值为1，否则为0；如果eltr(t),wltr(t)中的较大值大于k₂，则(max(eltr(t),wltr(t))＞k₂)的值为1，否则为0；公式(max(sltr(t),nltr(t))>k₂)*2+(max(eltr(t),wltr(t))＞k₂)的计算结果有如下几个值：0，1，2，3。若计算结果为0，采用两相位序列；计算结果为1，采用三相位序列a；计算结果为2，采用三相位序列b；计算结果为3，采用四相位序列。

根据图2中的相位定义，两相位序列、三相位序列a、三相位序列b和四相位序列分别如图3、图4、图5和图6所示。其中，两相位序列采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+2+5+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+4+7+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

三相位序列a采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+4+7+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

三相位序列b采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+2+5+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

四相位序列采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L)$

其中，X_d为期望的关键v/c比，这里取0.9，

v_i为第i∈{1,2,...,8}个相位的交通需求；

s_i为第i∈{1,2,...,8}个相位的饱和流率；

L一个周期内的总损失时间，等于损失时间乘以相位个数，损失时间取4秒，这里L=4*4=16秒；

C周期长度；

相位1+2+5+6的最大绿灯时间；

相位3+4+7+8的最大绿灯时间；

相位1+5的最大绿灯时间；

相位2+6的最大绿灯时间；

相位3+7的最大绿灯时间；

相位4+8的最大绿灯时间。

试验例：

为了验证对比协调控制前后路网通行效率的变化，将上述实施例1和实施例2的控制方法采用VISSIM软件进行交通仿真，该软件对五交叉口组成区域路网以及路网中各干线分别进行整体和部分仿真，仿真结果显示，区域路网车辆通行效率平均提高了21%，各干线路网车辆通过效率平均提高26%。

将上述交通控制方法应用于温州市龙湾区新城区域多个五交叉口组成的区域，区域路网车辆通行效率平均提高了17%。

Claims (4)

1.一种区域协调交通控制方法，其特征在于：

所述区域由多条车道连接五个交叉口组成，每个交叉口是由两条车道相互垂直交叉构成的十字交叉口，其中四十字交叉口规则排列，车道连接四个十字交叉口形成井字形的第一控制子区域；另一个交叉口处在其中一条车道的直线延伸段，该交叉口中相互垂直的两个路口分别连接上游两组平行车道上的两个交叉口，另一个交叉口通过车道与其上游两组平行车道上的两个交叉口相连形成第二控制子区域；

十字交叉口的四个延伸方向分别用A、C、B和D代表，十字交叉口的交叉中心用O代表；所述十字交叉口中相互垂直交叉的两条车道均是来回双行车道，其中一条车道是由A经过O直行向B或由B经过O直行向A的来回双行车道，另一条与其垂直的车道是由C经过O直行向D或由D经过O直行向C的来回双行车道；

每个交叉口有8个车辆行驶的有效控制方向，分别：

用数字1表示B驶向O处左转驶向D的控制方向，

用数字2表示A经过O处直行驶向B的控制方向，

用数字3表示D驶向O处左转驶向A的控制方向，

用数字4表示C经过O处直行驶向D的控制方向，

用数字5表示A驶向O处左转驶向C的控制方向，

用数字6表示B经过O处直行驶向A的控制方向，

用数字7表示C驶向O处直行驶向B的控制方向，

用数字8表示D经过O处直行驶向C的控制方向，

上述8个控制方向在控制领域分别对应8个相位，第1相位、第2相位、第3相位、第4相位、第5相位、第6相位、第7相位和第8相位分别与上述1、2、3、4、5、6、7和8对应；

该协调交通控制方法所需硬件包括多个检测器、多台交通信号控制机、区域协调控制数据库服务器、区域协调控制计算机、交通信号灯；该协调交通控制方法的控制步骤如下：

（一）将多个检测器安装分别在上述五个交叉口处，安装在交叉口处的检测器对各时段交通数据的采集，将采集到的交通数据发送到交通信号控制机，交通信号控制机连接每个交叉口处的红绿灯；

（二）交通信号控制机通过以太网或者GPRS网络将交通数据上传到控制中心的区域协调控制数据库服务器；

（三）位于控制中心的区域协调控制计算机提取数据库服务器中的交通数据进行处理及预测；

根据采集各个时间段的交通流量数据，计算各相位的交通需求，即流率，流率的计算步骤如下：

①先通过各交叉口的检测器检测出停车线处的车头时距；

②将采集各个时间段的交通流量数据进行处理，计算出车头时距，采用h表示平均车头时距；

③采用v表示交通需求，即流率，通过下述公式计算出流率：

$v=3600\frac{1}{h},$

上述①中的车头时距是指在汽车开动时，相邻两车车头之间的时间间距；其中v_i的含义是第i∈{1,2，...，8}相位的交通需求，即第i相位的流率；

④检测并计算出各个交叉口相位的饱和流率，饱和流率用s表示；

步骤（一）～（三）采集并计算得到的数据包括：各个相位差数据、相邻交叉口之间的旅程时间数据、正负方向绿波带中心到各个相位绿灯开始的时间距离、各相位的流率以及饱和流率数据；

（四）将（三）中所计算出的各个相位的流率以及饱和流率数据输入至区域协调控制计算机，区域协调控制计算机再将各个时刻的动态流率和饱和流率数据进行处理，输出每个交叉口的最大绿灯时间，最大绿灯时间用g^max表示，每个交叉口的最大绿灯时间g^max具体包括第1相位和第5相位、第2相位和第6相位、第3相位和第7相位以及第4相位和第8相位的最大绿灯时间；

（五）对上述最大绿灯时间进行约束，约束条件是：

若10≤g^max≤60，则取值g^max；若g^max小于10秒，则取10秒；若g^max大于60秒，则取60秒；

（六）确定区域其中一交叉口为参考交叉口，将步骤（三）中检测并计算所得的数据输入至区域协调控制计算机进行数据处理，得出子区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，根据计算得到的相位差，确定区域中交叉口协调相位的周期起始时间；

将各个交叉口的周期起始时间信息和各最大绿灯时间信息传递到路口的交通信号控制机内，交通信号控制机根据周期起始时间和最大绿灯时间，进行动态的交通信号区域协调控制，即输出并控制各个交通灯的红绿灯亮灯时刻。

2.根据权利要求1所述的一种区域协调交通控制方法，其特征在于：

所述步骤（四）中各个的最大绿灯时间通过下述方法处理得出：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

其中：

X_d为期望的关键v/c比，X_d取值为0.9；

L为一个周期内的总损失时间，等于损失时间乘以相位个数，损失时间为4秒，L等于损失时间乘以4个相位，等于16秒；

C为周期长度；

步骤（四）中饱和流率用s表示，其中s_i是指任意一个交叉口中第i∈{1,2，...，8}相位饱和流率；

用g^max表示最大绿灯时间，其中：

表示第1相位和第5相位的最大绿灯时间；

表示第2相位和第6相位的最大绿灯时间；

表示第3相位和第7相位的最大绿灯时间；

表示第4相位和第8相位的最大绿灯时间。

3.根据权利要求1所述的一种区域协调交通控制方法，其特征在于：

所述步骤（四）中各个的最大绿灯时间通过下述方法处理得出：

（1）根据每个方向的左转率来确定相位序列：根据左转率和阈值k₂的关系，在两相位序列、三相位序列a、三相位序列b和四相位序列中选择并确定一个相位序列；

（2）计算最大绿灯时间：根据各个相位的流率和饱和流率，以及（1）确定选择并确定的相位序列，就采用下面对应的公式计算每个相位的最大绿灯时间，其中两相位序列采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+2+5+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+4+7+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

三相位序列a采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+4+7+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{1,2,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

三相位序列b采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+2+5+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i\∈\left\{\mathrm{2,3,4}\right\}}{\mathrm{\Σ}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

四相位序列采用如下计算公式：

$C=\frac{X_{d}L}{X_d-\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (\frac{v_i}{s_i},\frac{v_{i+4}}{s_{i+4}})},$

$g_{1+5}^{\max }=\frac{\max (v_1,v_5)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{2+6}^{\max }=\frac{\max (v_2,v_6)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{3+7}^{\max }=\frac{\max (v_3,v_7)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

$g_{4+8}^{\max }=\frac{\max (v_4,v_8)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\max (v_i,v_{i+4})}(C-L),$

其中，X_d为期望的关键v/c比，取值为0.9，

v_i为第i∈{1,2,...,8}个相位的交通需求；

s_i为第i∈{1,2,...,8}个相位的饱和流率；

L一个周期内的总损失时间，等于损失时间乘以相位个数，损失时间取4秒，相位个数是4个，这里L=4*4=16秒；

C周期长度；

相位1+2+5+6的最大绿灯时间；

相位3+4+7+8的最大绿灯时间；

相位1+5的最大绿灯时间；

相位2+6的最大绿灯时间；

相位3+7的最大绿灯时间；

相位4+8的最大绿灯时间。

4.根据权利要求1所述的一种区域协调交通控制方法，其特征在于：

所述多条连续首位相接的车道构成干线，所述区域由4条干线连接五个交叉口组成，五个交叉口分别是第1交叉口、第2交叉口、第3交叉口、第4交叉口和第5交叉口；4条干线分别为：依次连接第1交叉口、第2交叉口、第3交叉口的第1干线；依次连接第4交叉口、第5交叉口、第3交叉口的第2干线；连接第4交叉口、第1交叉口的第3干线；连接第5交叉口、第2交叉口的第4干线，每条干线上交叉口按正方向排列；

其中第1交叉口、第2交叉口、第4交叉口和第5交叉口之间相互连接的各个车道构成第一控制子区域内，连接第2交叉口、第5交叉口和第3交叉口的车道构成第二控制子区域；

第一控制子区域内：

以第1交叉口连接第4交叉口的车道定义为路段14；

以第4交叉口连接第5交叉口的车道定义为路段45；

以第5交叉口连接第2交叉口的车道定义为路段52；

以第2交叉口连接第1交叉口的车道定义为路段21；

路段14、路段45、路段52和路段21组成第一环路；

第二控制子区域内：

以第2交叉口连接第5交叉口的车道定义为路段25；

以第5交叉口连接第3交叉口的车道定义为路段53；

以第3交叉口连接第2交叉口的车道定义为路段32；

路段25、路段53和路段32组成第二环路；

所述步骤（六）中区域协调控制计算机进行数据处理，得出子区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，根据计算得到的相位差，确定区域中交叉口协调相位的周期起始时间是通过如下两个环路约束方法进行：

所述第一环路的环路约束方法如下：

（1）确定约束条件如下：

将 $\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(a,2),(b.2)}+{\mathrm{\φ}}_{(b,2),(b,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(b,4),(c,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(c,4),(c,2)}\\ +{\mathrm{\φ}}_{(c,2),(d,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(d,2),(d,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(d,4),(a,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(a,4),(a,2)}=I,\end{array}$ 该公式定义为A公式，其中：

φ_{(a，2),(b，2)}为第a交叉口的第2相位到第b交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(b，2)，(b，4)}为第b交叉口的第2相位到第b交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(b，4)，(c，4)}为第b交叉口的第4相位到第c交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(c，4)，(c，2)}为第c交叉口的第4相位到第c交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(c，2),(d，2)}为第c交叉口的第2相位到第d交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(d，2),(d，4)}为第d交叉口的第2相位到第d交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(d，4),(a，4)}为第d交叉口的第4相位到第a交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(a，4),(a，2)}为第a交叉口的第4相位到第a交叉口的第2相位的相位差；

上述I的值是整数；

其中a、b、c和d分别取1、2、4和5中其中一个数字，但要保证a和b、b和c、c和d以及d和a之间存在上下游关系，即均是第一环路路段中相邻的交叉口；

φ_(a,2),(b,2)=(t_ab+0.5γ_a,2L_a-0.5γ_b,2L_b)z+w_a,2-w_b,2+0.5(γ_b,2-γ_a,2)-I₁,

φ_{(b，4)，(c，4)}=(t_bc+0.5γ_b,4L_b-0.5γ_c,4L_c)z+w_b,4-w_c,4+0.5(γ_c,4-γ_,4)-I₂,

φ_{(c，2)，(d，2)}=(t_cd+0.5γ_d,2L_d-0.5γ_c,2L_c)z+v_d，2-v_c，2+0.5(γ_d,2-γ_c,2)-I₃,

φ_{(d，4)，(a，4)}＝(t_da+0.5γ_a,4L_a-0.5γ_d,4L_d)z+v_a，4-v_d，4+0.5(γ_d,4-γ_a,4)-I₄,该公式组为B公式组，其中：

z是指周期的倒数，在上述公式中是需要约束计算的未知量；

t_ab是第a交叉口到第b交叉口的旅程时间；

t_bc是第b交叉口到第c交叉口的旅程时间；

t_cd是第c交叉口到第d交叉口的旅程时间；

t_da是第d交叉口到第a交叉口的旅程时间；

γ_a,2是第a交叉口的第2相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_b,2是第b交叉口的第2相位的流率与第b交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_b,4是第b交叉口的第4相位的流率与第b交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_c,4是第c交叉口的第4相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_d,2是第d交叉口的第2相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_c,2是第c交叉口的第2相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_a,4是第a交叉口的第4相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_d,4是第d交叉口的第4相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值；

L_a、L_b、L_c和L_d是一个周期内，对第a交叉口、第b交叉口、第c交叉口和第d交叉口所有相位而言，由于相位切换，而导致交叉口没有被任何方向车流使用的那段时间，也就是每个相位的损失时间之和；L_a、L_b、L_c和L_d均相等且取值16秒；

w_a,2是第a交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_b,2是第b交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_b,4是第b交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

w_c,4是第c交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_d，2是指第d交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯结束的时间距离；

v_c,2是指第c交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯结束的时间距离；

v_a,4是指第a交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

v_d，4是指第d交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

I₁是指最接近但小于(t_ab+0.5γ_a,2L_a-0.5γ_b,2L_b)z+w_a,2-w_b,2+0.5(γ_b,2-γ_a,2)值的整数；

I₂是指最接近但小于(t_bc+0.5γ_b,4L_b-0.5γ_c,4L_c)z+w_b,4-w_c,4+0.5(γ_c,4-γ_b,4)值的整数；

I₃是指最接近但小于(t_cd+0.5γ_d,2L_d-0.5γ_c,2L_c)z+v_d,2-v_c,2+0.5(γ_d,2-γ_c,2)值的整数；

I₄是指最接近但小于(t_dc+0.5γ_a,4L_a-0.5γ_d,4L_d)z+v_a，4-v_d,4+0.5(γ_d,4-γ_a,4)值的整数；

（3）确定等式

${\mathrm{\φ}}_{(a,4)(a,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{a,1}-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_{a}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_{a}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{a,4}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_{a}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_a+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_a-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_a)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right){\mathrm{\γ}}_{a,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(b,2)(b,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{b,3}-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_{b}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_{b}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{b,4}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_{b}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_b+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_b-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_b)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right){\mathrm{\γ}}_{b,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(c,4)(c,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{c,1}-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_{c}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_{c}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{c,4}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_{c}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_c+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_c-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_c)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right){\mathrm{\γ}}_{c,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(d,2)(d,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{d,3}-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_{d}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{d2}+{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_{d}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{d,4}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_{d}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_d+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_d-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_d)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right){\mathrm{\γ}}_{d,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{d,2}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}),$

$\mathrm{\λ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifx}=0,\\ 1& \mathrm{ifx}\≠0,\end{array}\right.$

即：

${\mathrm{\φ}}_{(a,4)(a,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{a,1}{L}_a+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,2}{L}_a-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{a,4}{L}_a)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{a,1}\right){\mathrm{\γ}}_{a,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{a,2}+{\mathrm{\γ}}_{a,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(b,2)(b,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{b,3}{L}_b+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,2}{L}_b-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{b,4}{L}_b)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{b,3}\right){\mathrm{\γ}}_{b,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{b,2}+{\mathrm{\γ}}_{b,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(c,4)(c,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{c,1}{L}_c+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,2}{L}_c-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{c,4}{L}_c)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{c,1}\right){\mathrm{\γ}}_{c,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{c,2}+{\mathrm{\γ}}_{c,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(d,2)(d,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{d,3}{L}_d+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,2}{L}_d-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{d,4}{L}_d)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{d,3}\right){\mathrm{\γ}}_{d,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{d,2}+{\mathrm{\γ}}_{d,4}),$

将该公式组定义为C公式组，其中：

φ_{(a，2),(a，4)}为第a交叉口的第2相位到第a交叉口的第4相位的相位差；

t_L是指一个相位的损失时间，这里取4秒；

γ_a,1是第a交叉口的第1相位的流率与第a交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_b,3是第b交叉口的第3相位的流率与第d交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_c,1是第c交叉口的第1相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_d，3是第d交叉口的第3相位的流率与第c交叉口的所有相位流率之和的比值；

（4）将B公式组和C公式组代入A公式，得出环路约束公式：

(4t_L+t_ab-γ_b,2L_b+t_bc-γ_c,4L_c+t_cd-γ_c,2L_c+t_da-γ_d,4L_d

+λ(γ_a,1)(-γ_a,1L_a+t_L)+λ(γ_b,3)(-γ_b,3L_b+t_L)

+λ(γ_c,1)(-γ_c,1L_c+t_L)+λ(γ_d,3)(-γ_d,3L_b+t_L))z

+w_a,2-w_b,2+w_b,4-w_c,4-v_c,2+v_d,2-v_d,4+v_a,4-I

=-γ_b,2-γ_c,4-γ_c,2-γ_d,4-λ(γ_a,1)γ_a,1-λ(γ_b,3)γ_b,3-λ(γ_c,1)γ_c,1-λ(γ_d,3)γ_d，3，

（5）将权利要求1所述步骤（一）～（三）采集并计算得到的数据中所检测出的数据输入区域协调控制计算机，再利用环路约束公式，计算得出第一控制区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，确定各个交叉口的周期起始时间；

所述第二环路的环路约束方法如下：

(Ⅰ).将 $\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(e,2),(f,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(f,4),(f,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(f,2),(g,2)}+{\mathrm{\φ}}_{(g,2),(g,4)}\\ +{\mathrm{\φ}}_{(g,4),(e,4)}+{\mathrm{\φ}}_{(e,4),(e,2)}=I,\end{array}$ 公式定义为E公式，其中：

φ_{(e，2),(f，2)}为第e交叉口的第2相位到第f交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(f，4),(f，2)}为第f交叉口的第4相位到第f交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(f，2),(g，2)}为第f交叉口的第2相位到第g交叉口的第2相位的相位差；

φ_{(g，2),(g，4)}为第g交叉口的第2相位到第g交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(g，4)，(e，4)}为第g交叉口的第4相位到第e交叉口的第4相位的相位差；

φ_{(e，4)，(e，2)}为第e交叉口的第4相位到第e交叉口的第2相位的相位差；

(Ⅱ)根据A公式可得:

$\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{(e,2),(f,4)}=(t_{\mathrm{ef}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-0.5{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+w_{e,2}-w_{f,4}+0.5({\mathrm{\γ}}_{f,4}-{\mathrm{\γ}}_{e,2})-I_5,\\ {\mathrm{\φ}}_{(f,2),(g,2)}=(t_{\mathrm{fg}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-0.5{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f)z+v_{g,2}-v_{f,2}+0.5({\mathrm{\γ}}_{g,2}-{\mathrm{\γ}}_{f,2})-I_6,\\ {\mathrm{\φ}}_{(g,4),(e,4)}=(t_{\mathrm{ge}}+0.5{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e-0.5{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+v_{e,4}-v_{g,4}+0.5({\mathrm{\γ}}_{g,4}-{\mathrm{\γ}}_{e,4})-I_7;\end{array}$ 该公式组为F公式组，其中：

t_ef是第e交叉口到第f交叉口的旅程时间，单位是秒；

t_fg是第f交叉口到第g交叉口的旅程时间，单位是秒；

t_ge是第g交叉口到第e交叉口的旅程时间，单位是秒；

γ_e,2是第e交叉口的第2相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_f,4是第f交叉口的第2相位的流率与第f交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_g,2是第g交叉口的第2相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_f，2是第f交叉口的第2相位的流率与第f交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_e,4是第e交叉口的第4相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_g,4是第g交叉口的第4相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值；

L_e、L_f和L_d是一个周期内，对第e交叉口、第f交叉口和第g交叉口所有相位而言，由于相位切换，而导致交叉口没有被任何方向车流使用的那段时间，也就是每个相位的损失时间之和；L_e、L_f和L_d均相等且取值是16秒；

w_e,2是第e交叉口的第2相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

w_f，4是第f交叉口的第4相位的正向绿波带位置，定义为正向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_g，2是第g交叉口的第2相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第2相位绿灯开始的时间距离；

v_f，2是第f交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯开始的时间距离；

v_e,4是指第e交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

v_g，4是指第g交叉口的第4相位的反向绿波带位置，定义为反向绿波带中心到第4相位绿灯结束的时间距离；

I₅是指最接近但小于(t_ef+0.5γ_e,2L_e-0.5γ_f,4L_f)z+w_e,2-w_f,4+0.5(γ_f,4-γ_e,2)值的整数；

I₆是指最接近但小于(t_fg+0.5γ_g,2L_g-0.5γ_f,2L_f)z+v_g,2-v_f，2+0.5(γ_g,2-γ_f,2)值的整数；

I₇是指最接近但小于(t_ge+0.5γ_e,4L_e-0.5γ_g,4L_g)z+v_e,4-v_g,4+0.5(γ_g,4-γ_e,4)值的整数；

（Ⅲ）确定等式

${\mathrm{\φ}}_{(e,4)(e,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{e,1}-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_{e}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_{e}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{e,4}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_{e}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_e+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right){\mathrm{\γ}}_{e,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(f,4)(f,2)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)({\mathrm{\γ}}_{f,1}-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_{f}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_{f}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{f,4}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_{f}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_f+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right){\mathrm{\γ}}_{f,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(g,2)(g,4)}=1+t_{L}z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)({\mathrm{\γ}}_{g,3}-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_{g}z+t_{L}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_{g}z)-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\γ}}_{g,4}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_{g}z)$

$=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_g+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right){\mathrm{\γ}}_{g,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}),$

$\mathrm{\λ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifx}=0,\\ 1& \mathrm{ifx}\≠0,\end{array}\right.$

即：

${\mathrm{\φ}}_{(f,4)(f,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{f,1}{L}_f+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,2}{L}_f-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{f,4}{L}_f)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{f,1}\right){\mathrm{\γ}}_{f,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{f,2}+{\mathrm{\γ}}_{f,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(g,2)(g,4)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{g,3}{L}_g+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,2}{L}_g-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{g,4}{L}_g)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{g,3}\right){\mathrm{\γ}}_{g,3}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{g,2}+{\mathrm{\γ}}_{g,4}),$

${\mathrm{\φ}}_{(e,4)(e,2)}=(t_L+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right)(-{\mathrm{\γ}}_{e,1}{L}_e+t_L)-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,2}{L}_e-\frac{1}{2}{\mathrm{\γ}}_{e,4}{L}_e)z+\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\γ}}_{e,1}\right){\mathrm{\γ}}_{e,1}+\frac{1}{2}({\mathrm{\γ}}_{e,2}+{\mathrm{\γ}}_{e,4}),$

该公式组定义为G公式组，其中：

γ_e,3是第e交叉口的第3相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_e,4是第e交叉口的第4相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_e,1是第e交叉口的第1相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_f，1是第f交叉口的第1相位的流率与第e交叉口的所有相位流率之和的比值；

γ_g，3是第g交叉口的第3相位的流率与第g交叉口的所有相位流率之和的比值；

（Ⅳ）将F公式组和G公式组代入E公式，得出环路约束公式：

(3t_L+t_ef-γ_f,2L_f+t_fg-γ_g,4L_g-γ_g,2L_g

+λ(γ_e,1)(-γ_e，1L_e+t_L)+λ(γ_f,3)(-γ_f,3L_f+t_L)

+λ(γ_g,1)(-γ_g,1L_g+t_L))z

+w_e,2-w_f,2+w_f,4-w_g,4-v_g,2+v_e,4-I

=-γ_f,2-γ_g,4-γ_g,2-λ(γ_e,1)γ_e,1-λ(γ_f,3)γ_f,3-λ(γ_g,1)γ_g,1;

（Ⅴ）将权利要求1中所述步骤（1）所检测出的数据输入区域协调控制计算机，再利用步骤（Ⅳ）的环路约束公式，计算得出第二控制区域内各个交叉口与参考交叉口之间的相位差，确定第二控制区域内各个交叉口的周期起始时间。

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